5 grudnia 1941 marszałek Żukow rzucił świeże dywizje Armii Sowieckiej przeciwko GA "Środek". Na skutek frontalnego ataku linie niemieckie uległy załamaniu. Niemieccy generałowie proponowali odwrót do Smoleńska, chcąc zmusić Armię Sowiecką do walki w głębokim śniegu, na końcu maksymalnie rozciągniętych linii zaopatrzeniowych. Hitler upierał się jednak, by każdy niemiecki żołnierz trwał na swojej pozycji i nie chciał słyszeć o żadnym odwrocie. Jego stanowczość zapobiegła całkowitej klęsce wojsk niemieckich pod Moskwą a niemiecka obrona stopniowo okrzepła. Na początku stycznia 1942 front ustabilizował się w sektorze centralnym, gdzie sowiecka ofensywa straciła siłę rozpędu, lecz mimo to odsunęła bezpośrednie zagrożenie od Moskwy. Raporty zwiadu lotniczego zaalarmowały niemiecki wywiad o wielkich ruchach sowieckich wojsk i koncentracji znacznych sił na północy. Sowieci zamierzali otoczyć i zniszczyć niemiecką 16. Armię. Pomiędzy GA "Północ" a GA "Środek" wytworzyła się ogromna luka, przez którą mogły się wedrzeć wojska sowieckie. Południowy brzeg jeziora Ilmeń był celem marszu sowieckiej 11. i 34. Armii oraz 1. Armii Uderzeniowej, które miały przeprowadzić zmasowany atak. Wzdłuż brzegu jeziora Seliger posuwała się 16. Armia Uderzeniowa, której zadaniem miało być zadanie drugiego i ostatecznego ciosu.
Natarcie wojsk sowieckich.
Wojska niemieckie zawczasu uprzedzone o mającym nastąpić ataku, opracowały strategię obronną. W grudniu 1941 Niemcy skoncentrowali swoje wysiłki na umacnianiu linii obronnych. Jednostki II i X KA zajęły pozycje w rejonie pomiędzy jeziorem Ilmeń a jeziorem Seliger, a na zachodzie wzdłuż rzeki Łować. Dywizja "Totenkopf" dowodzona przez SS-Obergruppenführera Theodora Eickego stanowiła część tych sił i w grudniu okopała się na doskonale przygotowanej do obrony pozycji na Wyżynie Wałdaj. Nocą z 7 na 8 stycznia 1942, pod osłoną gwałtownej śnieżycy, Żukow rozpoczął drugą fazę kontrofensywy zimowej. Jednostki sowieckie zaatakowały wzdłuż całej południowej flanki GA "Północ". Sąsiedzi Dywizji "Totenkopf", 30. i 290. Dywizja Piechoty, odczuły całą potęgę uderzenia sowieckiej 11. i 34. Armii oraz 1. Armii Uderzeniowej. Linie niemieckiej obrony zostały przełamane w kilku miejscach i wojska sowieckie wdarły się na głębokość 32 kilometrów. Obie te dywizje zostały prawie całkowicie zniszczone. Zamiar sowiecki polegający na okrążeniu niemieckiej 16. Armii wydawał się bliski powodzenia. Sowiecka 11. Armia wybrała rejon Starej Russy jako punkt, w którym miała skręci na południe, by wyjść na tyły niemieckiego II. Korpusu. Dotarła tam wieczorem 9 stycznia. Tymczasem 16. Armia Uderzeniowa wyruszyła znad jeziora Seliga i skierowała się na zachód z zamiarem połączenia się z 11. Armią i 1. Armią Uderzeniową. Wydawało się że już nic nie jest w stanie zapobiec całkowitej klęsce niemieckich wojsk. Podporządkowana 16. Armii Dywizja "Totenkopf" została podzielona i rozmieszczona w różnych, najbardziej zagrożonych sektorach obrony. Podział jednostki nastąpił wbrew woli jej dowódcy, który obawiał się rozproszenia swoich sił. Dwa bataliony wysłano do Demiańska, by wzmocnić flanki 16. Armii. Batalion rozpoznawczy piechoty Dywizji "Totenkopf" zajął pozycję w Starej Russie, którą należało utrzymać za wszelką cenę. 12 stycznia 1942 położenie niemieckie stało się krytyczne. Dowódca GA "Północ" feldmarszałek von Leeb, zaproponował Hitlerowi wycofanie obu korpusów (II. i X.) za rzekę Łować i tam zorganizowanie nowej linii obrony. Von Leeb uważał bowiem, że pozostawienie tych jednostek na dotychczasowych pozycjach będzie dla nich wyrokiem śmierci. Wobec braku zgody na wycofanie składa swoją dymisję która zostaje przez Hitlera przyjęta. Nowym dowódcą GA "Północ" zostaje 17 stycznia dotychczasowy dowódca 18. Armii gen płk von Küchler. Nowy dowódca otrzymał w spadku tragiczną sytuację wojsk niemieckich, gdyż wokół dwóch niemieckich korpusów w rejonie Demjańska zaciskał się powoli pierścień okrążenia. 20 stycznia wytworzyła się bardzo groźna sytuacja, kiedy jednostki sowieckie przeszły do natarcia wzdłuż rzeki Łować. Udało się wbić klin pomiędzy jednostki niemieckie na wschodnim i zachodnim brzegu. W Starej Russie Sowieci ponieśli ciężkie straty w zaciętych walkach z jednostkami Dywizji "Totenkopf" i 18. Dywizji Zmotoryzowanej Wehrmachtu, które mimo wielokrotnej sowieckiej przewagi utrzymały swoje pozycje.
Okrążenie
Rozpaczliwe walki jednostek niemieckich o utrzymanie swoich pozycji obronnych nie dały rezultatu i w dniu 8 lutego 1942 okrążenie stało się faktem dokonanym. Jednostki sowieckich 11. Armii i 1. Armii Uderzeniowej spotykają się nad rzeką Łować, około 40 kilometrów na zachód od Demjańska. W okrążeniu znalazły się jednostki niemieckiego II. i X Korpusu: 12., 30., 32., 123. i 230. DP oraz resztki Dywizji "Totenkopf". W kotle znalazło się 95.000 ludzi i 20.000 koni. Otaczało go 15 świeżych sowieckich dywizji piechoty, dobrze wyekwipowanych i wspieranych przez jednostki pancerne oraz samodzielne bataliony narciarskie. Sytuacja jednostek niemieckich wyglądała beznadziejnie. Brak odpowiednich zapasów amunicji i żywności oraz duże braki w ciepłej odzieży zimowej, nie rokowało dobrze dalszej obronie. W tej tragicznej sytuacji zaopatrzeniowej, Göring zapewnił Hitlera, że całkowitą odpowiedzialność za zaopatrzenie bierze na siebie Luftwaffe. Hitler zakazał wszelkich prób przebicia się z okrążenia i wydał rozkaz trwania i obrony za wszelką cenę do czasu, aż powstanie nowy front na zachód od rzeki Łować i rozpocznie się uderzenie odciążające. Oceniono, że potrzeba minimum 200 ton zaopatrzenia dziennie. Broń, amunicja, żywność i lekarstwa, oraz odpowiednia ilość paszy dla koni musiało być dostarczone z powietrza. W szczytowym okresie eskadry transportowe Luftwaffe zrzucały około 300 ton dziennie. Na początku zaspokajało to z nadwyżką potrzeby obrońców. Niestety, nie udało się jednak utrzymać zrzutów na takim poziomie i później Luftwaffe z trudem pokrywała połowę przewidywanego zapotrzebowania. Jeszcze przed całkowitym odcięciem dróg zaopatrzeniowych, oficerowie zaopatrzeniowi Dywizji "Totenkopf" dostarczyli swoim ludziom dużo ciepłej odzieży z magazynów SS. Przynajmniej pod tym względem dywizja znalazła się w lepszej sytuacji niż inne jednostki niemieckie odcięte w kotle.
Walka o przetrwanie.
Dowództwo nad jednostkami w kotle Demjańskim objął gen Walter hrabia von Brockdorff-Ahlefeldt, dowódca II. Korpusu Armijnego. Jednostki Dywizji "Totenkopf", które znalazły się w obrębie kotła, zostały podzielone na dwie grupy bojowe, złożone z żołnierzy Waffen-SS i Wehrmachtu. Eicke objął dowództwo nad większą grupą, której zadaniem było utrzymanie południowo- zachodniego sektora kotła. Oznaczało to obronę kilku wiosek i łączących je dróg. Obsadzono najbardziej zagrożone odcinki. Druga grupa bojowa dowodzona przez SS-Oberführera Maxa Simona, zajęła pozycję naprzeciwko sowieckiej 34. Armii na północno- wschodnim skrajem kotła. Pomiędzy nimi na wschodnim i zachodnim brzegu rzeki Łować znajdował się sowiecki korytarz, a zadaniem żołnierzy Waffen-SS było uniemożliwienie sowietom jego rozszerzenie. Walki toczyły się w nieprawdopodobnie trudnych warunkach. Sowiecka artyleria i lotnictwo obrzucało pociskami zapalającymi każdy budynek, aby pozbawić żołnierzy "Totenkopf" jakiejkolwiek osłony. Walki toczyły się w śniegu metrowej głębokości i w temperaturze dochodzącej do -30o C. Grupa bojowa Eickego musiała odpierać ataki ze wszystkich stron, gdy próbowała utrzymać się na linii rozproszonych wiosek. Pod koniec lutego wojska sowieckie przerwały w kilku miejscach niemiecką obronę. Te wyłomy doprowadziły do powstanie kilku mniejszych kotłów, gdyż poszczególne wioski zostały odcięte i okrążone. Artyleria sowiecka nieustannie ostrzeliwał ludzi Eickego, a straty SS rosły w zastraszającym tempie. Mino to jednostki SS uparcie trwały na swoich pozycjach. Zmieniająca się, co rusz sytuacja, spowodowała że czasem obrońcy strzelali do siebie nawzajem nie będąc w stanie rozpoznać swoich pozycji. Zaczynało brakować zaopatrzenie, gdyż na domiar złego samoloty Luftwaffe zrzucały zaopatrzenie w wyrwach zajętych przez atakujących sowieckich żołnierzy.
Wydawało się że wojska sowieckie dysponują nieograniczonymi siłami, gdyż do zaciekłego szturmu na niemieckie pozycje włączały się kolejne świeże dywizje sowieckie. W zażartych walkach żadna ze stron nie okazywała litości. SS-Obergruppenführer Eicke zaczął się obawiać o samo istnienie swojej podzielonej i wykrwawionej dywizji. Nie widząc innego wyjścia zwraca się bezpośrednio do Himmlera o przysłanie posiłków. Gdy w końcu udało się zebrać kilkaset ludzi z uzupełnień, dowództwo Luftwaffe oświadczyło że nie ma możliwości ich przetransportowania do kotła. Oddziały sowieckie, nieustannie atakujące bez względu na straty, przeniknęły do sektora grupy bojowej Eickego, tak że pod koniec lutego utracono wszelki kontakt z sąsiednimi jednostkami niemieckimi. Eicke informuje o swoim rozpaczliwym położeniu sztab II. Korpusu. Jego grupa bojowa liczy obecnie zaledwie 1 460 żołnierzy i oficerów, jest na krawędzi zagłady. Ataki sowieckie nadal przybierają na sile, gdyż dowództwo sowieckie doskonale zdawało sobie sprawę że wiosenna odwilż zmieni zamarznięte pole bitwy w grzęzawisko, co zahamuje ich operacje i przysporzy większych trudności atakującym niż obrońcom. Nie ustawali w wysiłkach by wreszcie zniszczyć okrążone jednostki niemieckie. Po interwencji samego Hitlera, jednostki Luftwaffe, korzystając z poprawy pogody zrzucają oblężonym obrońcom znaczne ilości amunicji, żywności i lekarstw. 7 marca 1942 udaje się wreszcie dostarczyć długo oczekiwane uzupełnienie dla wykrwawionej Dywizji "Totenkopf". W połowie marca, gdy rozpoczęła się wiosenna odwilż, sowieckie ataki zaczynają słabnąć. Próbując za wszelką cenę zlikwidować kocioł demiański, sowieci stracili ponad 20 000 zabitych. W tym samym czasie straty Dywizji "Totenkopf" wyniosły około 7 000 ludzi. Wojska sowieckie mogły szybko uzupełniać straty ludzie, podczas gdy dla Niemców stawało się to problemem. W Dywizji "Totenkopf" na miejsce 7 000 zabitych i rannych udała się uzupełnić stan tylko o około 5 000 żołnierzy.
Wyjście z okrążenia.
W czasie gdy trwały bohaterskie walki okrążonych jednostek niemieckich o przetrwanie, dowództwo niemieckie przygotowywało odsiecz. Dowództwo nad grupą uderzeniową, która miała przyjść z pomocą oblężonym, objął gen. por. Walter von Seydlitz- Kurzbach, (znany z późniejszych walk w Stalingradzie). Zgromadzono znaczne siły, m.in. dwie dywizje lekkie: 5. i 8. oraz trzy dywizje piechoty: 122., 127. i 329. Celem operacji było uwolnienie oblężonych w kotle demiańskim przez natarcie na wschód przez rzekę Łować, podczas gdy grupa bojowa Eickego miała czekać na sygnał, by w odpowiednim czasie podjąć próbę przebicia się w kierunku zachodnim. 21 marca rusza ofensywa Seydlitza wsparta przez lotnictwo. Pierwsze dwa dni przynoszą znaczne postępy, lecz później opór sowiecki się wzmaga. Trzeba było przełamać głęboko urzutowaną sowiecką obronę, składającą się z pięciu linii oporu. Zaczęło się przy 30 stopniach mrozu i zamarzniętych bagnach. Kilka dni potem temperatura wzrosła do zera i zaczęła się odwilż. Ludzie tonęli w błocie. W końcu marca znów było 20 stopni mrozu. W ciągu dnia gęsta śnieżyca a w nocy lodowate burze wiosenne. Sowieci usiłowali za wszelką cenę nie dopuścić do połączenia się sił niemieckich. Po dwóch tygodniach zaciekłych walk, Seydlitz-Kurzbach wydaje Eickemu rozkaz przebicia się na zachód. Żołnierze Eickego ruszyli naprzód. Ich droga była ciężka, gdyż wiosenna odwilż przemieniła ziemię w grzęzawisko. Woda na drogach sięgała kolan. Ludzie brodzili po pas w lodowatych moczarach i bagnach. Piechota "Totenkopf" atakowała sowietów z zaciekłą determinacją. Często dochodziło do walki wręcz. Ponosząc duże straty, w ogniu walki Dywizja "Totenkopf" posuwa się powoli z szybkością 1.5 kilometra dziennie. 20 kwietnia kompania batalionu niszczycieli czołgów Dywizji "Totenkopf" dociera do rzeki Łować, a następnego dnia dołącza do niej reszta grupy bojowej. Przyczółek na rzece Łować zostaje uchwycony dopiero w siedemdziesiątym trzecim dniu natarcia. 22 kwietnia przeprawiono pierwszych żołnierzy i zaopatrzenie do oblężonych wojsk. Korytarz do kotła demiańskiego zostaje przebity.
Finał
Wydawało się że przebicie się do okrążonych wojsk zakończy ciężki okres w historii "Totenkopf". Niestety tak się nie stało. Jednostka Eickiego nie została wycofana na tyły, mimo że żołnierze byli w opłakanym stanie a dywizja wymagała reorganizacji i uzupełnienia. Na polecenie samego Hitlera, Dywizja "Totenkopf" pozostaje na dawnym miejscu. Jej zadaniem było teraz strzeżenie niemieckiego korytarza, przed spodziewanymi sowieckimi atakami. W maju 1942 jednostki sowieckie znów przechodzą do ofensywy. Dywizja "Totenkopf" i jednostki Wehrmachtu, jedynie z najwyższym trudem utrzymują korytarz. Odpierają bezustanne ataki sowieckiej piechoty, uparcie dążącej do przerwania korytarza, bez względu na straty. Eicke widząc grożącą jego dywizji zagładę ponownie apeluje o jej wycofanie. Rozkazano mu wziąć urlop, a podczas jego nieobecności jednostką dowodzi SS-Oberführer Max Simon. Nawet osobista rozmowa Eickego z Hitlerem nie przyniosła rezultatu i Dywizja "Totenkopf" musiała pozostać na swoich pozycjach. Na początku lipca sowiecki napór na Dywizję "Totenkopf" przybrał takie rozmiary, że SS-Oberführer Simon rozpaczliwie błagał o wycofanie jednostki. Uważał on że zniszczenie jej jest już tylko kwestią czasu. 17 lipca rozpoczyna się generalny sowiecki atak na wyczerpaną i mocno osłabioną dywizję. Rozpoczynają się walki o przetrwanie. Obie strony nie liczą strat dążąc do celu. Obrońcy wsi Wasiljewszczyny zostają wybici do nogi, gdy 18 lipca jednostki sowieckie zdobywają wioskę. Straty "Totenkopf" są tak ogromne, że zdeterminowany Simon odmawia wykonania rozkazu z dowództwa II. Korpusu, nakazującego mu przeprowadzenie kontrataku. Oświadczył, że jeżeli wojsko chce kontratakować, niech zrobi to własnymi siłami. Dywizję "Totenkopf" zastąpiła 8. Dywizja Lekka, lecz poniosła ona ciężkie straty i nie udało jej się odepchnąć sowietów. Walki trwają z niesłabnącym natężeniem aż do 30 lipca, kiedy to nacisk sowiecki słabnie. Żołnierze obu stron walczyki po kolana w błocie i w chmurze kąsających je owadów. Wyczerpani żołnierze "Totenkopf" zaczynają odczuwać skutki długotrwałych walk na podmokłym terenie. Wśród resztek Dywizji "Totenkopf" szerzą się epidemie, ludzie masowo padają na dyzenterię, zapalenie płuc i wiele innych chorób. 6 sierpnia 1942 roku sowiecka 11. Armia i I. Korpus Gwardii przypuszczają gwałtowne ataki na korytarz. Dywizja "Totenkopf" ponosi straszliwe straty. W powietrzu panuje sowieckie lotnictwo, bezkarnie ostrzeliwujące i bombardujące pozycje "Totenkopf". Na domiar złego jej żołnierze są bez przerwy ostrzeliwani przez sowiecką artylerię. 12 sierpnia wyczerpują się ostatnie rezerwy. Personel pomocniczy, zostaje uzbrojony i skierowany do okopów: magazynierzy, sanitariusze, żandarmi, a nawet kucharze dołączają do swoich walczących kolegów Przed całkowitą zagładą, ratują Dywizję "Totenkopf" nagle ulewne deszcze. Wszelkie operacje wojskowe zostają wstrzymane na dwa dni, co dało Waffen-SS czas na przegrupowanie. W ciągu następnego tygodnia żołnierze "Totenkopf" nabrali dość sił, by odeprzeć kolejne ataki sowieckie. Pełniący obowiązki dowódcy SS-Oberführer Max Simon, zdawał jednak sobie sprawę iż całkowite zniszczenie dywizji to tylko kwestia czasu. W przypływie rozpaczy zaproponował nawet, aby Dywizję "Totenkopf" skreślić z ewidencji, ponieważ czuł, że nie ma już czego ratować. Rdzeń Dywizji "Totenkopf" tworzyło obecnie około 7 000 żołnierzy, z czego większość stanowił personel pomocniczy. 25 sierpnia sowiecka 7. Dywizja Gwardyjska, 129., 130., 363. i 391. Dywizja Piechoty oraz 30. Brygada Strzelców przeprowadzają zmasowany atak na korytarz. Z ogromną siłą uderzają na niemieckie pozycje i wdzierają się w głąb ich linii obronnych. Dywizja "Totenkopf" utrzymała jednak swoje pozycje, choć w ciągu zaledwie kilku godzin zginęło ponad 1 000 ludzi. W październiku 1942 Dywizja "Totenkopf" zostaje wreszcie wycofana na tyły. Stało się to wtedy, kiedy niemieckie kontrataki odepchnęły wojska sowieckie wystarczająco daleko od korytarza, tak aby ruchy wojsk w jego obrębie mogły się odbywać poza zasięgiem sowieckiej artylerii. Do tego czasu przy życiu pozostało zaledwie 6 400 żołnierzy Waffen-SS. 25 kwietnia 1943 Hitler ustanowił specjalne odznaczenie bojowe za obronę Demiańska przez II. Korpus Armijny, tzw. Tarczę Demiansk. Obrona Demiańska trwała ponad czternaście miesięcy i związała 18 sowieckich dywizji. Rola Dywizji "Totenkopf" w obronie kotła demiańskiego była olbrzymia i naprawdę trudno sobie wyobrazić walki bez jej udziału.