К 12 часам 16 января к Пилице подошли стрелковые части 52-й армии, а к Конецполю вышли передовые отряды 5-й гвардейской армии. Таким образом, задача упредить противника на реке Пилица и не позволить ему занять подготовленные оборонительные рубежи и создать систему огня была выполнена. В то же время соседи справа — 13-я армия и введенная в прорыв на ее участке 4-я танковая армия — к исходу 15 января отставали от войск правого фланга 3-й гвардейской танковой армии на 40–50 км: 13-я армия вела бои на рубеже Кельце, Хенцины, а 4-я танковая армия вышла к р. Лососина.788
Захватом пленных на рубеже р. Пилица было установлено, что перед фронтом армии обороняются разрозненные отряды 603-й охранной дивизии, 11-го полицейского полка, 63-го запасного полка, 62-го запасного батальона, 79-го фузилерного полка, остатки 17-й танковой и 68-й пехотной дивизий.789 Командование армии информировало штаб фронта о незначительности сопротивления противника на Радомском и Ченстоховском направлении и о целесообразности высылки отрядов в составе усиленной бригады для захвата этих городов. Вечером 15 января командующий 1-м Украинским фронтом отдал приказание в течение дня 16 января овладеть городами Радомско и Ченстохова. Кроме того,
В ночь с 15 на 16 января усиленные 51-я и 52-я гвардейские танковые бригады 6-го гвардейского танкового корпуса двинулись в направлении Пшедбужа и к утру достигли города. 51-я гвардейская танковая бригада, с ходу сбив заслоны противника, к 10 часам утра 16 января заняла восточную часть города. Однако остатки оборонявших город подразделений 62-го запасного батальона и 4-й запасной учебной разведроты отошли в западную часть города, взорвав при отходе мосты через Пилицу.
Для овладения Радомско 6-й гвардейский танковый корпус выслал 53-ю гвардейскую танковую бригаду, усиленную корпусным артполком 76,2-мм орудий и полком СУ-85. Выступив в 10 часов 16 января из района Сильницы, бригада через Кобеле-Вельке и Дменин к 15 часам вышла к северо-восточным окраинам Радомско. Город обороняли отдельные группы 68-й и 168-й пехотных дивизий, 62-го запасного батальона, отдельного рабочего батальона численностью до 600 штыков и отряда власовцев. После пятиминутного огневого налета всеми огневыми средствами по восточной окраине Радомско бригада главными силами атаковала город и завязала уличные бои, обходя в то же время город боковыми отрядами. К 16 часам 16 января 53-я гвардейская танковая бригада полностью очистила Радомско.