Несмотря на решительные контрудары Тимошенко и Курочкина в районе Лепеля и Сенно, на севере 3-я танковая группа Гота прорвала оборону 22-й армии Ерашакова южнее Полоцка и к концу 9 июля, применив ловкий фланговый маневр, захватила Витебск. В то время как 7-я танковая дивизия Функа была скована боями к северу от Сенно, вместо того чтобы укрепить дивизию Функа, Гот приказал XXXIX моторизованному корпусу Шмидта совместно с 20-й танковой дивизией Штумпфа нанести удар в восточном направлении через Западную Двину в районе города Улла, в 55 км северо-восточнее Лепеля и на полпути между Полоцком и Витебском. Затем он укрепил танковую дивизию Штумпфа 20-й моторизованной дивизией Цорна, которая находилась в Лепеле, осуществляя поддержку 7-й танковой дивизии. 7 и 8 июля, сосредоточив две свои дивизии вдоль Западной Двины в Улле и Бешенковичах, Шмидт избежал ошибки, которую LVII моторизованный корпус Кунтцена совершил у Дисны, где пехота на захваченном плацдарме испытывала нехватку в поддержке танков и артиллерии, а строительство нового моста отняло слишком много времени, поскольку инженерные работы велись ночью.

На следующее утро танки Штумпфа при поддержке массированных ударов с воздуха устремились через Западную Двину, прорвали оборону 22-й армии Ершакова и совершили 55-километровый марш-бросок в северо-восточном направлении к Городку, в 32 км севернее Витебска и в 62 км южнее ключевого дорожного узла в Невеле. Тем временем, с танковым полком во главе, основные силы танковой дивизии Штумпфа двинулись в юго-восточном направлении на Витебск. Воспользовавшись мощным натиском Штумпфа, 20-я моторизованная дивизия Цорна сменила позицию, форсировала Западную Двину в Бешенковичах, в 25 км к юго-востоку от Уллы, и выдвинулась в восточном направлении к Витебску вдоль северного берега реки. Вечером 9 июля моторизованные части Цорна захватили пылающие руины в западной части Витебска, в то время как танки Штумпфа вошли в центр города.

Таким образом, 5-й и 7-й механизированные корпуса завязли в тяжелых боях под Сенно, оборона вдоль участка Западной Двины между Уллой и Бешенковичами была прорвана немцами, а 19-я армия Конева до сих пор не вышла к местам дислокации к востоку от Витебска. Тимошенко волей-неволей пришлось по ходу перестроить оборону Витебска с упором на арьергардные бои. Однако, прежде чем части Курочкина отступили, они подожгли город с населением 200 тысяч человек; когда сюда уже входили передовые немецкие подразделения, команды советских подрывников все еще устанавливали взрывчатку в общественных зданиях. При беспорядочном отступлении дорожные мосты оказались взорванными лишь частично. В одном из героических эпизодов немецкие лейтенант и унтер-офицер переплыли Западную Двину и обезвредили взрывчатку, заложенную в конструкцию железнодорожного моста, чем спасли его от разрушения. Тридцать шесть часов спустя 7-я танковая дивизия Функа после разгрома 7-го механизированного корпуса Виноградова переправилась через Западную Двину южнее Витебска и захватила еще один плацдарм. Таким образом, XXXIX моторизованный корпус Шмидта сокрушил оборону Советов вдоль Западной Двины на широком фронте, развивая стратегический успех вермахта, а сам Шмидт был награжден дубовыми листьями к Рыцарскому кресту Железного креста, которого он удостоился раньше^>84.

В дополнение к крушению правого крыла Западного фронта падение Витебска также подвергало опасности и центр все более шаткого фронта Тимошенко. Осознавая важность победы Гота, который прорвал оборону 27, 22 и 20-й армий и угрожал окружить все три советские армии, уже 9 июля Ставка отдала приказ о создании нового резервного фронта в районах Невеля и Витебска с целью поддержки 22-й и 20-й армий. После того как пал Витебск, а именно между 12 и 14 июля, Ставка также распорядилась о формировании новых 29, 30, 31 и 32-й армий к северо-востоку от Витебска