Установившееся с весны 1942 года относительное затишье на фронте севернее и западнее Ржева советские и вражеские войска использовали для подготовки к предстоящим летним боям.
На Ржевском выступе немецко-фашистские войска к середине лета 1942 года создали глубоко эшелонированную полосу обороны. Каждый населенный пункт был превращен в самостоятельный узел обороны с дотами и железными колпаками, траншеями и ходами сообщения. Перед передним краем в 10-20 метрах устанавливались сплошные проволочные заграждения в несколько рядов. Оборонительные рубежи должны были сделать Ржев неприступным для советских войск со всех сторон.
Советские армии на Ржевском выступе к середине июля также создали сильные оборонительные укрепления. Так, в полосе обороны 30-й армии было построено более 500 дзотов, трех тысяч окопов, сооружено около 28 километров противотанковых заграждений, установлено более 11 тысяч противотанковых мин.
16 июля, за день до начала Сталинградской битвы, Ставка Верховного Главнокомандования поставила перед командованием Западного и Калининского фронтов задачу наступательной Ржевско-Сычевской операции. Важнейшей особенностью этой операции должна была стать её внезапность. О планах наступления знали только члены Военного совета, начальники штабов и начальники оперативных отделов армий, переговоры по радио и телефону и всякая переписка были запрещены, приказы передавались устно. Все части и подразделения выгружались на отдаленных от фронта железнодорожных станциях и до рассвета сосредотачивались в лесах, следы от гусеничных тракторов и танков тщательно заметались, днем не топились походные кухни. Июль 1942 года под Ржевом выдался жаркий. Сражаться предстояло в лесистой, во многих местах заболоченной местности. В конце июля пошли дожди, и дороги сделались труднопроходимыми. Участники боев под Ржевом подчеркивают, что такого бездорожья, такой тяжелой местности им не пришлось встречать всю войну.
26 июля войска 30-й армии получили приказ о переходе в наступление 30 июля, в котором, в частности, говорилось: «Армия своим левым флангом прорывает фронт противника на участке Ново-Семеновское, Плотниково с задачей овладеть Ржевом…»
В канун Ржевско-Сычевской операции, 28 июля 1942 года, И.В.Сталин как нарком обороны подписал указ № 227, ставший одним из важнейших и жесточайших документов войны. В приказе в частности говорилось: «Отныне железным законом дисциплины для каждого командира, красноармейца, политработника должно явиться требование — ни шагу назад без приказа высшего командования».
30 июля в 6 часов 30 минут утра 30-я и 29-я армии Калининского фронта начали полуторачасовую артиллерийскую подготовку. Передний край обороны противника потонул в шквальном огне. После одновременного залпа 10 дивизионов «катюш» на всем фронте прорыва наша пехота и танки перешли в наступление. Начавшийся ливень не дал возможности поддержать нашу пехоту с воздуха. Танки и артиллерия отстали из-за бездорожья. Застрявшая в грязи боевая техника сжигалась вражеской артиллерией.
К концу первого дня наступления ударная группировка 30-й армии прорвала сильно укрепленную оборонительную полосу противника на фронте 9 километров и на глубину 6-7 километров. До Ржева оставалось 6 километров. В тот день никто не предполагал, что для преодоления этих километров потребуются месяцы кровопролитных боев, и что Ржев будет освобожден не 31 июля или 1 августа 1942 года, а только 3 марта 1943 года.
В середине октября уличными боями закончилось летне-осеннее наступление 1942 года. Немецко-фашистским войскам удалось удержать Ржев. Но это наступление сковало крупные силы врага на западном направлении, притянуло к себе 12 резервных немецких дивизий в разгар оборонительных сражений под Сталинградом.
По данным архива Министерства обороны Красная Армия потеряла только в начальный период Ржевско-Сычевской операции — с 30 июля по 23 августа 1942 года — 193383 человека убитыми и ранеными.
Общие потери гитлеровцев под Ржевом в августе-сентябре 1942 года превосходят потери армии Паулюса за два месяца боев под Сталинградом.