ソ連軍は同盟軍陣地への攻撃を継続したが、山岳軍団の「トリデンティーナ」「ユリア」「クネーンゼ」山岳師団はソ連軍の猛攻に踏み止まった。彼らは増援として到来した「ヴィチェンツァ」師団と共に翌年まで陣地を死守する成果を挙げた。1943年1月にソ連軍はスターリングラード占領作戦「鉄輪」と平行して、小土星作戦の完了に向けて大規模な援軍を送り込んだ。
司令官フョードル・イシドロヴィッチ・クズネツォフ大将はまずイタリア第8軍残余と共に陣地を固守していたハンガリー第2軍に攻撃を行い、スヴォボダ村でハンガリー第2軍は壊滅的な打撃を受けて退却した。クズネツォフ大将は次に山岳陣地に立て篭もるアルピーニ師団に攻撃を行った。山岳師団は決して後退せずに陣地を守ったが、ハンガリーに続いてドイツ軍第35軍団の残存部隊が後退を強いられる。側面部隊の退却によってアルピーニ兵の陣地はドン川戦線に取り残され、1月13日に包囲下に置かれた。
この時点でも司令部はアルピーニに「飛び地陣地」の防衛をソ連軍牽制の為に熱望したが、既に最初の攻勢と二度目の攻勢でさしもの山岳師団も多くの死者を出していた。ジュリオ・マルツィナト少将は非現実的な命令を拒絶したが、それでも二日間は完全な包囲下でソ連軍を退け続けた。
1月15日、マルツィナト少将は降伏を避けるべく、包囲網突破によるベルゴロド市への後退を決断する。既にソ連軍はアルピーニ陣地から後方150kmまでを占領しており、突破は殆ど不可能と見られていた。また包囲時点で「トリデンティーナ」は未だ健在だったが、「ユリア」「クネーンゼ」は半壊状態にあった。兵員も4万名にまで減っていたが、少数ながらドイツ軍から受領した戦車など対戦車手段は残されていた。
1月15日、突破攻撃を開始したアルピーニ師団は後方の村々を占領していたソ連軍を各所で破って進軍した。ステップ地方の異常な厳寒の中、徒歩による150kmの進軍は何度もソ連軍によって捕捉された。22回に渡って行われたソ連軍の追撃部隊との交戦を退け、零下40度という真冬の平原で14度の野宿を挟んで強行軍が続けられた。行軍の中で「ユリア」「クネーンゼ」師団の兵員は全滅してマルツィナト少将も戦死したが、「トリデンティーナ」師団はルイジ・リベルエーリ師団長を指揮官に、諦めずソ連軍の追撃を撃退して突破を続けた。
1月26日、「トリデンティーナ」師団は枢軸軍が新たな前線としていたベルゴロド近郊のニコラエフカ村に到達した。そこはソ連軍にとっても前線であり、取り分け強固な防衛線が敷かれていた。「トリデンティーナ」は最後の戦力を投入して攻撃を開始、激戦を制してニコラエフカ村を奪取した。だがソ連軍の抵抗も激しく、増援を得てニコラエフカ村に猛攻を加えてアルピーニ兵から村落を奪還した。絶望的な状況に陥った兵士達にリベルエーリ准将は「Tridentina、Avanti!(トリデンティーナ、前進!)」と号令し、自ら先頭に立って陣地への歩兵突撃を敢行した。
雪崩れ込むアルピーニ兵の突撃にソ連軍は頑強な抵抗を見せてアルピーニ兵も多くが倒れたが、陣地に到達した部隊の攻撃に大きな打撃を蒙った。ニコラエフカ村は陥落して、戦線に穴を開けたトリデンティーナ師団は2月1日にベルゴロド市の枢軸軍陣地に到達した。奇跡的な突破だったがその代償として4万名の兵士の内3万名が戦死し、その一人でもあった司令官のジュリオ・マルツィナト(英語版)少将に対してはドイツ軍から騎士鉄十字勲章が追贈された。