El 21 de enero los soviéticos lanzaron un ataque directo hacia el cerco alemán para eliminar a las tropas allí concentradas, aunque el frío clima invernal les impidió un despliegue rápido, lo cual favorecía la defensa alemana.
En dicho sector del frente la VVS soviética era relativamente débil y no podía combatir eficazmente a los aviones alemanes ni impedir el flujo aéreo de suministros.
Finalmente el OKH alemán consideró que abandonar Demiansk era la solución más adecuada, a cambio de reintegrar las divisiones cercadas a las otras tropas del 16.° Ejército alemán para posteriores ofensivas.
No obstante, el costo para la Luftwaffe fue elevado pues entre enero y abril se perdieron 265 aviones, incluyendo 106 Junkers Ju 52, 17 Heinkel He 111 y dos Junkers Ju 86; además de que 387 aviadores fallecieron.
Por su parte la VVS perdió en las operaciones de Demiansk 408 aviones, incluyendo 243 cazas.
Mientras tanto en Stalingrado el puente aéreo empezó a fines de noviembre al mismo tiempo que la estación invernal y por tanto los aviones eran obligados a operar en los meses de frío más intenso (diciembre y enero), con pésimas condiciones de clima que impedían el vuelo, reduciendo la eficacia del puente aéreo.