罗科索夫斯基指挥的第16集团军所进行的战斗，是为了配合铁木辛哥制定的以五个集团军级别的作战集群，从五个方向同时突击敌军，实施联合进攻战役的作战计划。铁木辛哥试图通过这样的进攻，彻底打乱德军的进攻步骤，使他们不能按照原来的计划向莫斯科方向推进。
由于大本营专门从预备队方面军抽调20个师交给铁木辛开指挥，使他有了足够的底气，他觉得只要陷于“斯摩棱斯克包围圈”的第16和第20集团军在不断地牵制和打击敌人，那么外围的三个集团军再发起进攻，不但可以把德军彻底地赶出斯摩棱斯克，甚至还可以把他们向西赶过第聂伯河。
但西方面军没有完成这一作战计划，无论是大本营，还是方面军司令部，都没有预料到，仓促的战役发起之后，会大雨连绵的天气，导致道路被冲毁，使诸多参战部队未能按时到达进攻出发地域。而德军为准备夺取莫斯科，又向斯摩棱斯克地区增调了一批新锐兵力。
虽然众多的参战部队没有能按时到达指定位置，但卡恰洛夫中将指挥的第28集团军，还是在七月下旬按时发起了进攻，将德军击退到别利切克河与斯托梅奇河以西。
进攻开始的第二天，卡恰洛夫将军的部队以猛烈炮火轰击企图构筑新工事的德军，并再次向敌人的阵地发起进攻，击溃德军的一个团，俘敌六百余人，尔后又直指波奇诺克方向。表现突出的是步兵第145师，他们在两天时间向前推进了六十公里。彻底打
乱了德军的战斗队形，迫使他们不得不向西北撤退。
但德军不甘心他们的失败，立即向该地区调集了重兵，并于8月1日拂晓向第28集团军占据的罗斯拉夫尔方向发起反攻。
德军刚从奥尔沙和斯摩棱斯克调来的一个坦克军和两个步兵军，也相继投入了战斗。下午五时许，上百辆德军坦克协同摩托化步兵，沿通向罗斯拉夫尔的公路，冲向兹文恰特卡。几十架敌机连续不断地轰炸卡恰洛夫的部队。
战斗持续到8月3日傍晚，德军完成了对卡恰洛夫指挥的第28集团军的战役包围。
卡恰洛夫将军的指挥所设在斯托多利谢村附近的森林中，为了避免集团军司令部全军覆没，他果断地下达了突围的命令，让步兵第149师以一个团在雷索夫卡村突破敌包围圈，使司令部人员能跳出德军的合围。
但令人遗憾的是，该团并没有在指定的时间赶到指定地区，等他们赶到时，德军已经在该村加强了兵力。
经过一番激战之后，该团虽然成功地击退了德军，占领雷索夫卡村，但却蒙受了巨大的伤亡。当该团掩护司令部人员冒着炮火，朝东南方向突围时，再次遭到了德军的阻击，双方发生了激烈战斗。
面对占据地形和兵力德军，苏军展开了顽强地进攻。集团军军事委员、旅级政委科列斯尼科夫，带着司令部的参谋人员向着发起进攻的敌军散兵线实施冲击。
但他们所做的一切，都无济于事。卡恰洛夫将军乘坐指挥坦克冲向了向激战的地点冲来，但却在斯
塔林诺克村边，敌军炮弹击穿了坦克装甲，引起了内部弹药的殉爆，包括集团军司令员卡恰洛夫中将在内的所有成员全部阵亡。
当时战场的形势过于混乱，卡恰洛夫将军牺牲的事情并无人知晓，就连该集团军的指挥员因为找不到他的踪迹，只能向上级报告，说集团军司令员在战斗中失踪。
由于第28集团军司令员失踪，集团军所属各师又损失惨重，苏军最高统帅部在不久之后做出决定，撤销了第28集团军的建制，将该集团军剩余的指战员分配到了其它的部队。
罗科索夫斯基将军指挥的各师，在将敌军逐出亚尔采沃后，从未停止冲击，但由于没有空中支援，坦克和火炮的数量严重不足，他们所取得战果甚微。霍缅科、加里宁、马斯连尼科夫等将军指挥的各集团军，在经过激烈战斗后，也仅仅将敌军击退几公里。
虽然斯摩棱斯克方向的反击，并没有取得理想的战果。但德军也遭到了极大的消耗，各级官兵变得筋疲力竭，原定要在8月7日拿下莫斯科的计划成为泡影。
当天晚上，最高统帅部在斯大林的孔采沃别墅召开会议，讨论在铁木辛哥的部队在斯摩棱斯克地区的反击情况。
首先发言的是总参谋长朱可夫，他毫不含糊地告诉参会者：“……我军五个集团军在斯摩棱斯克地区发起的反攻，虽然将多处德军逐出了阵地，并给他们造成了巨大的损失。但从作战观点看，敌人还没有受到致命打击。况且，敌军在一些地段投入了大量预备队，显
然已占优势……卡恰洛夫将军的集群已被合围，恐怕能突破敌军堵截的人，不会很多……”
“朱可夫同志，我打断你一下。”朱可夫刚说到这里，就被副国防人民委员麦赫利斯打断了：“我在这里要说明的是，卡恰洛夫已经成为了德军的俘虏，所以第28集团军的突围行动，我觉得很难再取得成功。”
听麦赫利斯这么说，朱可夫不禁大吃一惊，连忙问道：“副人民委员同志，您是从什么地方得到这个消息的？”
“朱可夫同志，我自然有我的消息来源。”麦赫利斯有些得意洋洋地说：“据我了解卡恰洛夫将军是看到自己的部队陷入重围，见突围无望，就主动放下武器向德军投降，成为了德军的俘虏。”
“这不可能吧？”朱可夫对麦赫利斯的说法依旧表示怀疑。
“绝对错不了。”麦赫利斯说完这话后，转头对斯大林说：“斯大林同志，这个消息是来自第28集团军，该司令部的一名副官亲眼目睹了卡恰洛夫成为俘虏的一幕。”
但斯大林对麦赫利斯的这种说法，还是持怀疑态度：“麦赫利斯同志，仅仅凭一名副官的话，就断定卡恰洛夫中将主动成为了德国人的俘虏，这种说法是靠不住的。为了稳妥起见，必须再进行核实。”
“放心吧，斯大林同志。”麦赫利斯对斯大林说道：“我已经通知该集团军军事委员、旅级政委科列斯尼科夫和集团军政治部主任捷列什金上校，到莫斯科来汇报当时的情况。相信用不了多长时间，详细地报告，就会
摆在您的办公桌上。”
几个小时后，科列斯尼科夫和捷列什金两人来到了麦赫利斯的办公室。
“两位指挥员同志，”麦赫利斯对两人说道：“根据我们获得的情报，你们集团军司令部卡恰洛夫已经向德国人投降，当了可耻的叛徒。”
“不可能，麦赫利斯同志，这不可能，绝对不可能。”科列斯尼科夫抢着辩解说：“以我对卡恰洛夫将军的了解，他就算是牺牲自己的性命，也绝对不会当德国人的俘虏。”
“幼稚，科列斯尼科夫同志。”麦赫利斯等科列斯尼科夫说完后，厉声地训斥他：“你居然为一名可耻的叛徒辩解，这是政治上的幼稚，你难道想成为他的同党吗？”
麦赫利斯的话，让科列斯尼科夫想起前几年的那场大清洗，不禁浑身打了一个哆嗦。不过并不愿意违背自己的良心，还是喃喃地说：“我在指挥部队向敌人发起冲锋时，卡恰洛夫将军也在做进攻前的准备。但后来我们被德军打散， 所以他的情况如何，我也不太清楚。”
“这就对了嘛，科列斯尼科夫同志。”麦赫利斯得意洋洋地说：“既然你没有亲眼看他参加战斗，就不能排除他主动向德国人投降的事实。行了，此事的调查工作到此为止，我会给斯大林同志提供详细的调查报告。”
正是因为麦赫利斯的这份没有根据的报告，使卡恰洛夫这样英勇的将军蒙受了不白之冤。几个月后，卡恰洛夫被最高军事法庭以叛徒的罪名，缺席判处了死刑。直到五十年代中期，他的冤屈才得以平反。