17 января — ситуация в Донецком аэропорту для его защитников — стала практически безвыходной. В попытке отстоять аэропорт — ВСУ нанесли удар по Донецку, а также предприняли плохо подготовленную попытку прорыва в город силами нескольких маневренных групп. Попытка прорыва была отбита в районе моста, после чего — артиллерия ДНР открыла шквальный огонь по позициям ВСУ. После того, как потерпевшие поражение украинские войска откатились на рубеж п.г. т Пески — войска ДНР и ЛНР перешли в контрнаступление.

Основной целью повстанцев стала ликвидация плацдарма украинских военных, глубоко вклинивающегося в территорию повстанцев в районе Дебальцева. В ходе боёв лидеры непризнанных республик заявляли о формировании нового котла, который должен был захлопнуться вместе с тысячами украинских военных, позиции которых артиллерия повстанцев простреливала насквозь. В то же время украинская сторона заявляла об удачном отбитии наступления повстанцев, хотя и признавала потерю нескольких населённых пунктов. К началу февраля на фронте наступило относительное затишье.

4 февраля генсек ООН Пан Ги Мун призвал стороны к перемирию для эвакуации жителей Дебальцево и прифронтовых населённых пунктов. Стороны поддержали временное перемирие, и оно неоднократно продлевалось, благодаря чему только из Дебальцево и Авдеевки удалось вывести более 5000 жителей.

5 февраля силы ДНР неожиданно заявили об установлении полного контроля над Углегорском, атака на который началась 27 января. Город — украинский Генштаб откровенно «зевнул», не угадав с направлением удара. Город удалось покинуть бойцам роты спецназначения «Свитязь», а 8-я механизированная рота 30-й бригады заминировала и перекрыла дорогу оттуда в Дебальцево. В дальнейшем украинские военные предпринимали несколько попыток отбить населённый пункт (безуспешно.

7 февраля ВСУ оставили село Редкодуб, а 9 февраля повстанцы взяли под контроль село Логвиново, через которое проходит трасса М103 Артёмовск — Дебальцево, по которой осуществлялось обеспечение сил АТО. Силы 79-й и 95-й десантных бригад и Нацгвардии пытались отбить село, но безуспешно. Именно после этого представители народных республик начали говорить о полном окружении группировки сил АТО в Дебальцеве, которое Генштаб ВСУ опровергал.

12 февраля утром ВСУ из котла от Дебальцева и извне от Углегорска атаковали Логвиново, но были отбиты ВСН, сообщил Эдуард Басурин. В результате новых Минских договорённостей 11–12 февраля 2015 года войска обеих сторон должны с 0:00 по восточноевропейскому времени 15 февраля прекратить огонь и отвести тяжёлое вооружение с линии соприкосновения. Главы ДНР и ЛНР объявили о готовности предоставить выход украинских войск из образовавшегося «котла», если они оставят оружие и технику.

14 февраля украинские силы начали подготовку к уходу из Дебальцева, были подорваны железнодорожные пути и другие объекты транспортной инфраструктуры. После установления условного перемирия к городу началась переброска отрядов народных республик с других направлений, после чего усилились обстрелы опорных пунктов сил АТО.

Из-за отсутствия дополнительных резервов для поддержания сил в Дебальцеве Генеральный штаб ВСУ решил до утра 18 февраля вывести все подразделения из этого района. Из-за морозов исход планировался по автодорогам и полевым дорогам двумя основными маршрутами небольшими колоннами под прикрытием боевых бронированных машин и артиллерии. Был организован также ложный маршрут, где имитировалось движение колонн. Полный выход из Дебальцева проходил в несколько этапов и длился несколько суток.

17 февраля силы ДНР вошли в Дебальцево и заняли центральную, северную и восточную части города, в том числе районный отдел милиции и железнодорожный вокзал. В тот же день представители ДНР сообщили о захвате большей части Дебальцева и взятии в плен нескольких групп украинских военных численностью 120 человек.