17 января 1943 года город был освобождён в результате Великолукской наступательной операции, которая проводилась силами 3-й ударной армии Калининского фронта при поддержке 3-й воздушной армии с 25 ноября 1942 года по 20 января 1943 года.Впервые гитлеровские войска попали - практически одновременно - в два «котла» окружения: под Сталинградом и под Великими Луками. Окружённые соединения и части были уничтожены или сдались в плен.
Уличные бои за освобождение Великих Лук были настолько ожесточёнными, что город прозвали «Малым Сталинградом».
В битве за Великие Луки участвовали:
381-я стрелковая дивизия,
257-я стрелковая дивизия,
5-й гвардейский СК (357-я сд, 9-я гвардейская сд, 46-я гвардейская сд, 21-я гвардейская сд),
28-я сд,
31-я СБр,
2-й мехкорпус,
3-я воздушная армия,
8-й эстонский стрелковый корпус (19-я гвардейская сд, 7-я Эстонская сд, 249-я эстонская сд),
360-я сд,
100-я Казахская СБр,
32-я сд,
150-я сд.
Всего в ударной группировке армии насчитывалось 95608 человек, 743 орудия и 1346 миномётов, 46 установок гвардейских реактивных миномётов, 390 танков, из них 160 лёгких (Т-60 и Т-70).
Г. К. Жуков о Великолукской операции сказал так:
«Сражение в районе Великих Лук, которое иногда не без основания называют Сталинградской битвой в миниатюре, вошло в летопись Великой Отечественной войны как одна из успешных операций. Своими действиями части и соединения 3-ей Ударной армии притянули на себя и сковали на довольно узком 50-километровом фронте в общей сложности до 10 дивизий противника, не позволив использовать их на других направлениях».
8650 человек погибло на фронтах, около 200 партизан и 56 подпольщиков казнены немцами; расстреляно и замучено 8325 мирных жителей (то есть каждый седьмой житель).
Трудовой героизм великолучан, их энтузиазм, горячее желание восстановить разрушенное войной, возродили город на Ловати.
В боях за Великие Луки совершили подвиги и пали смертью храбрых шестнадцатилетний боец-ополченец Василий Зверев, Александр Попов и многие другие. В феврале 1942 года колхозник деревни Куракино Матвей Кузьмин повторил подвиг Ивана Сусанина. Матвею Кузьмину посмертно присвоено звание Героя Советского Союза. Восьмидесятишестилетний колхозник - самый старший из Героев страны. Под Великими Луками, у деревни Чернушки совершил свой бессмертный подвиг Александр Матросов.
Великолучане чтят память павших героев.