20-й армией (входившей в 7-й мехкорпус) генерал-лейтенант П. А. Курочкин докладывал маршалу С. К. Тимошенко: «Отсутствие успеха в корпусе объясняю неумением командования организовать бой, отсутствием взаимодействия между артиллерией и танками, слабой работой штабов, недостаточной поддержкой и прикрытием со стороны авиации, позволяющей авиации противника безнаказанно бомбардировать части корпуса…» К вечеру 6 июля войска 5-го мехкорпуса смогли продвинуться в направлении Лепеля на 13–15 км. Через день 7-я и 17-я немецкие танковые дивизии атаковали 5-й мехкорпус со стороны Сенно во фланг и тыл, передовые части мехкорпуса попали в окружение.
В ночь на 8 июля Тимошенко вызвал на фронтовой командный пункт командующего 13-й армией для доклада. В воспоминаниях С. П. Иванова, в то время занимавшего должность начальника оперативного отдела этой армии, описано поведение наркома в ту нелегкую пору: «На рассвете мы с генералом Филатовым (генерал-лейтенант П. М. Филатов, командующий 13-й армией, через несколько часов был смертельно ранен и скончался в Москве 14 июля. – А. Г.) на его броневичке добрались до Смоленска. Без труда нашли в Гнездово санаторий, где в двухэтажном главном корпусе располагался штаб фронта. Маршала Тимошенко в кабинете не было. Адъютант сказал, что с минуты на минуту он появится. И действительно, вскоре Тимошенко вошел в приемную. Я тогда впервые увидел Семена Константиновича. Он отличался кавалергардским ростом и телосложением, говорил рокочущим баритоном с заметным украинским акцентом. Заслушав доклад, маршал уточнил задачи армии… Нарком размеренно вышагивал по кабинету на своих длинных прямых ногах и не приказывал, а как бы внушал Филатову, что армия должна сделать все возможное и невозможное, сбить в полосе своих действий темп наступления вражеской танковой армады…»
9 июля пришел приказ вывести мехкорпуса из боя. Контратака корпусов закончилась неудачей.
Войска Западного фронта под командованием Тимошенко сражались с немцами в Смоленском сражении. Именно по приказу Тимошенко 14 июля 1941 г. впервые в Великой Отечественной войне был применен новый вид оружия – экспериментальная батарея реактивных установок, впоследствии любовно названных красноармейцами «катюшами». До наших дней дошел доклад Тимошенко в Ставку о том огневом ударе, который нанесла по врагу батарея под командованием капитана И. А. Флёрова: «5-я армия товарища Курочкина, сдерживая атаки противника, нанесла поражение двум немецким дивизиям, в том числе вновь прибывшей на фронт 5-й пехотной дивизии, наступавшей на Рудню. Особенно эффективны были действия батареи PC, которая тремя залпами по сосредоточенному в Рудне противнику нанесла ему такие потери, что он весь день вывозил раненых и подбирал убитых, остановив наступление».
Но «катюши» все же не могли исправить создавшегося на фронте положения, и к началу августа для Тимошенко стало очевидным – Смоленск у вермахта отбить не удастся. Поэтому он принял решение вывести из образовавшегося полуокружения части 16-й и 20-й армий по
