Έπειτα από τις νίκες του στην Καρδίτσα και τη Νάουσα, ο ΔΣΕ θα κλιμακώσει την εκστρατεία επιθέσεων σε αστικά κέντρα εξαπολύοντας άμεσα νέα επίθεση με στόχο αυτή τη φορά την πρωτεύουσα του νομού Ευρυτανίας, το Καρπενήσι. Η πόλη βρισκόταν σε υψόμετρο 1.000 μέτρων στις πλαγιές του όρους Βελούχι και αποτελούσε για τον κυβερνητικό στρατό την πιο προωθημένη βάση του για τις εκστρατείες εναντίον της Ρούμελης και της Θεσσαλίας. Το Καρπενήσι ήταν μια πολύ καλά οχυρωμένη πόλη που διέθετε μια πολύ ισχυρή περιμετρική ζώνη άμυνας, η οποία στηριζόταν στην οχύρωση των στρατηγικών –και φύσει οχυρών– υψωμάτων Αγ. Δημήτριος-Ρόβια-Αγ. Σωτήρα-Προφήτης Ηλίας, με πολυβολεία, φυλάκια και συρματοπλέγματα. Επίσης, η πολύ καλή εσωτερική αμυντική οργάνωση της πόλης και η μεγάλη στρατιωτική δύναμη που την υπεράσπιζε (1.200 περίπου άνδρες μαζί με σημαντικό αριθμό φανατικών Μάυδων και ένοπλων ακροδεξιών) καθιστούσε, σύμφωνα με ανώτατους επιτελείς του ΓΕΣ, την κατάληψη του Καρπενησίου αδύνατη.
Δεδομένων των μεγάλων της δυσκολιών, η επιχείρηση στο Καρπενήσι έγινε αντικείμενο πολυήμερης επεξεργασίας σε ανώτατο επίπεδο από το επιτελείο του Γενικού Αρχηγείου και του Κλιμακίου Γενικού Αρχηγείου Νοτίου Ελλάδας (ΚΓΑΝΕ), που είχε την ευθύνη της. Όπως είδαμε σε περιγραφές προηγούμενων επιθέσεων εναντίον πόλεων, τα βασικά στάδια μιας επιχείρησης είναι: συγκέντρωση των απαραίτητων δυνάμεων, κίνηση των δυνάμεων αυτών προς τον επιλεγμένο στόχο με τρόπο που να μη γίνονται, όσο είναι δυνατόν, αντιληπτές, αιφνιδιαστική κρούση σε προεπιλεγμένα σημεία της αμυντικής γραμμής, διάνοιξη ρηγμάτων, προώθηση των δυνάμεων στο κέντρο της πόλης, κατάληψη οχυρωμένων θέσεων μέσα στην πόλη και συγκρούσεις και οδομαχίες έως ότου εξουδετερωθεί ο αντίπαλος, παράλληλη κάλυψη των προσβάσεων προς την πόλη από τις επερχόμενες ενισχύσεις, επιμελητειακή και στρατολογική εκμετάλλευση, αποχώρηση-ελιγμός προς τις ασφαλείς βάσεις εξόρμησης. Όπως γίνεται φανερό, πρόκειται για πολυσύνθετες ενέργειες που απαιτούν υψηλό επίπεδο επιτελικού σχεδιασμού ικανού να κρατά συντονισμένες και σε συνοχή μεγάλες δυνάμεις του ΔΣΕ, πολύ περισσότερο τώρα, που στο ήδη σύνθετο σχέδιο κατάληψης ενός αστικού κέντρου θα ερχόταν να προστεθεί και ο σχεδιασμός για τη διατήρησή του.
Για την επίθεση στο Καρπενήσι το ΚΓΑΝΕ θα χρησιμοποιήσει βασικά τις εμπειροπόλεμες δυνάμεις της 1ης και 2ης Μεραρχίας με διοικητές τον Χ. Φλωράκη (Γιώτη) και τον Γ. Αλεξάνδρου (Διαμαντή) αντίστοιχα, καθώς και κάποιες ανεξάρτητες μονάδες. Η συνολική τους δύναμη ανερχόταν στους 3.000 αντάρτες και αντάρτισσες. Η οργανωτική και πολιτική προπαρασκευή της επιχείρησης ήταν εντατική. Σε διαδοχικές συσκέψεις στελεχών του ΚΓΑΝΕ, εξετάζονται όλες οι παράμετροι της επιχείρησης και καταρτίζεται το σχέδιο ενέργειας με βάση τη συστηματική ανίχνευση και χαρτογράφηση των κέντρων αντίστασης του αντιπάλου, αλλά και των οδών πρόσβασης στην πόλη. Χάρη στη δράση πολύ προωθημένων μικρών ομάδων ελεύθερων σκοπευτών που συλλαμβάνουν απομονωμένους άνδρες της αμυντικής διάταξης του αντιπάλου και χάρη σε τολμηρές ανιχνεύσεις επίλεκτων ομάδων του ΔΣΕ, καταρτίζεται ένα λεπτομερειακό σχεδιάγραμμα της πόλης με όλες τις αμυντικές θέσεις του αντιπάλου, ενώ ομάδες οδηγών που γνώριζαν άριστα την ευρύτερη περιοχή χαράσσουν το δρομολόγιο των τμημάτων προς την πόλη και μέσα σε αυτή.
Τη 19η προς την 20ή Ιανουαρίου όλα είναι έτοιμα για την επίθεση. Συνολικά τέσσερις ταξιαρχίες, δύο από την 1η Μεραρχία και δύο από τη 2η, μαζί με τη Σχολή Αξιωματικών του ΚΓΑΝΕ και την ταξιαρχία ιππικού της 1ης Μεραρχίας βρίσκονται στις βάσεις εξόρμησής τους για την επίθεση στην πόλη. Ακολουθώντας το σχέδιο ενέργειας του ΚΓΑΝΕ, η 1η Μεραρχία, που έχει αναλάβει το κύριο βάρος της επίθεσης-διείσδυσης στην πόλη, αφού διασχίζει – επιδεικνύοντας στρατιωτικές ικανότητες που θα ζήλευε ακόμα και μια σύγχρονη μονάδα ειδικών δυνάμεων- μια περιοχή που θεωρούνταν αδιάβατη, το λεγόμενο «χιονισμένο αδιάβατο» του Βελουχίου, επιχειρεί το κύριο ρήγμα ανάμεσα στις θέσεις Ρόβια και Προφήτης Ηλίας καταλαμβάνοντας τη μοναδική θέση (ρέμα Αγίας Παρασκευής) που δεν μπορούσε να βληθεί από τα εχθρικά πυρά, επειδή θεωρούνταν αδύνατο να αφιχθεί εκεί αντάρτικη δύναμη λόγω των δυσμενών καιρικών συνθηκών. Παράλληλα, η Σχολή Αξιωματικών του ΚΓΑΝΕ διενεργεί ισχυρή επίθεση για την κατάληψη του κομβικού λόφου του Αγ. Δημητρίου στην είσοδο του Καρπενησίου. Την ίδια στιγμή η 2η Μεραρχία καταλαμβάνει θέσεις στα υψώματα που ελέγχουν τη δημόσια οδό από Λαμία και τις διόδους της πόλης προς την κατεύθυνση του Αγρινίου, ενώ ταυτόχρονα προς την Καρδίτσα η 77η Μονάδα Χώρου του ΔΣΕ εξαπολύει επίθεση αντιπερισπασμού με όλμους στις δυτικές φρουρές της πόλης. Πολύ σκληρές μάχες, σχεδόν σώμα με σώμα, θα σημειωθούν την 20ή Ιανουαρίου σε όλη την έκταση του μετώπου, διαμορφώνοντας μια αμφίρροπη κατάσταση για τους δύο αντιπάλους. Ωστόσο, με την πολύ σωστή χρήση της εφεδρικής δύναμης από τη διεύθυνση της επιχείρησης του ΔΣΕ ολοκληρώνεται το ρήγμα στην αμυντική ζώνη του αντιπάλου με την κατάληψη της θέσης Ρόβια και την αιχμαλωσία σημαντικού αριθμού στρατιωτών.
Με την 1η Μεραρχία να έχει διεισδύσει ως τις πρώτες πρωινές ώρες της 21ης Ιανουαρίου μέχρι το κέντρο της πόλης, η αντίστροφη μέτρηση για την κατάληψη του Καρπενησίου έχει ξεκινήσει. Η αντίσταση του κυβερνητικού στρατού θα γίνεται ολοένα και πιο σπασμωδική, ενώ η μη έλευση ενισχύσεων θα δημιουργήσει στους αμυνόμενους τάσεις άτακτης φυγής. Δεκάδες κρατικοί αξιωματούχοι εγκαταλείπουν την πόλη, μεταξύ των οποίων και ο διοικητής της Καραπιπερής με τη φρουρά του, ενώ άλλοι, όπως ανώτεροι αξιωματικοί του στρατού και της χωροφυλακής, θα βρεθούν νεκροί από το κρύο σε παρακείμενα δάση της πόλης όπου είχαν σπεύσει για να κρυφτούν. Μέχρι το μεσημέρι της 21ης Ιανουαρίου ο ΔΣΕ έχει καταλάβει το κέντρο του Καρπενησίου προξενώντας σοβαρές απώλειες στους αντιπάλους του. Μία από αυτές, μάλιστα, είναι ο Αμερικανός αντισυνταγματάρχης Έντνερ, μετά την κατάρριψη από αντιαεροπορικά πυρά του αεροπλάνου τύπου Χάρβαρντ στο οποίο επέβαινε συνοδεία Έλληνα πιλότου, γεγονός με πρόδηλη πολιτική σημασία, μιας και αποδείκνυε την άμεση εμπλοκή των Αμερικανών στον Εμφύλιο Πόλεμο. Μια εύγλωττη περιγραφή των πρώτων στιγμών της άφιξης των τμημάτων του ΔΣΕ στο κέντρο του Καρπενησίου μάς δίνει ο αντάρτης του ΔΣΕ Β. Αποστολόπουλος στο βιβλίου του «Το χρονικό μιας εποποιίας. Ο ΔΣΕ στη Ρούμελη» (εκδ. Σύγχρονη Εποχή): «Έφεξε πια, όταν αντικρίζοντας το φόβητρο Ρόβια, είδαμε έξω απ’ τα οχυρά μεγάλο χορό φαντάρων να κουνούν λευκά μαντήλια στον αέρα. Παραδίνονται κι αυτοί. Με το όπλο “προτείνατε” βαδίζουμε προς το κέντρο της πόλης. Νέκρα! Εδώ φαίνονται καταστήματα στραπατσαρισμένα, σπασμένα κιβώτια πυρομαχικών, κάλυκες, αντικείμενα που εύγλωττα μιλούν για τη θεομηνία που πέρασε από πάνω τους».
Το Καρπενήσι θα παραμείνει υπό τον έλεγχο του ΔΣΕ έως τις 8 Φεβρουαρίου. Επιβεβαιώνοντας τη δυναμική του, ο ΔΣΕ κρατά υπό τον έλεγχό του για διάστημα 18 ημερών όχι απλώς μια πρωτεύουσα, αλλά μια ευρύτερη περιοχή που εκτείνεται πολλά χιλιόμετρα έξω από την πόλη και περιλαμβάνει κεντρικούς οδικούς κόμβους και στρατηγικά περάσματα της Στερεάς Ελλάδας. Επρόκειτο πραγματικά για στρατιωτικό θρίαμβο. Για 18 ημέρες η κεντρική διοίκηση του ελληνικού κράτους δεν μπορεί να επιβάλει την εξουσία της σε έναν τόπο όπου λίγες ημέρες πριν την ασκούσε απρόσκοπτα, στηριζόμενη στην ωμή βία και την τρομοκρατία των πραιτοριανών της. Παρά τις πομπώδεις διακηρύξεις του νέου αρχιστράτηγου Παπάγου για άμεση αποκατάσταση του τρωθέντος γοήτρου του ελληνικού στρατού, θα περάσουν αρκετές μέρες μέχρι να επιχειρήσουν οι κυβερνητικές δυνάμεις μια ουσιαστική επίθεση για την ανατροπή τής σε βάρος τους κατάστασης. Το γεγονός αυτό θα επιτρέψει τη μέγιστη επιμελητειακή και στρατολογική εκμετάλλευση της πόλης από τον ΔΣΕ: άφθονο πολεμικό υλικό, σημαντικά κέρδη στον επισιτιστικό τομέα, αλλά και ένα σοβαρό χρηματικό ποσό, απαλλοτριωμένο από την Εθνική Τράπεζα, ήταν τα λάφυρα που αποκόμισε από την πόλη ο ΔΣΕ μαζί με εκατοντάδες νέους μαχητές.
Αλλά και σε καθαρά στρατιωτικό επίπεδο η νίκη του ΔΣΕ στο Καρπενήσι θα έχει μεγάλο κόστος για τον αντίπαλό του, πρωτίστως σε ό,τι αφορά το ζήτημα των απωλειών, που ήταν από τις υψηλότερες που κατέγραψε στον Εμφύλιο, φτάνοντας τους 200 νεκρούς και τους 400 τραυματίες (συνυπολογίζοντας και τις απώλειες των ΜΑΥ και των παρακρατικών), τη στιγμή που οι αντίστοιχες απώλειες του ΔΣΕ δεν ξεπέρασαν τις 150.
Πολύ σημαντική ήταν, ακόμα, η πολιτική διάσταση της επιτυχίας του ΔΣΕ στο Καρπενήσι, καθώς με αυτήν ο ΔΣΕ επιβεβαίωσε τη δυνατότητά του να διοικεί και να ασκεί λαϊκή εξουσία όχι μόνο σε ορεινές περιοχές με ελάχιστους κατοίκους, αλλά και σε μια πρωτεύουσα νομού, ο πληθυσμός μάλιστα της οποίας, μετά τις εκκαθαρίσεις των προηγούμενων ετών, δεν θα λέγαμε ότι εμφορούνταν από φιλικά αισθήματα προς αυτόν. Η παρουσία του ΔΣΕ στο Καρπενήσι ήταν σε γενικές γραμμές υποδειγματική. Πέρα από κάποιες ελάχιστες αντιλαϊκές εκτροπές, που τιμωρήθηκαν σκληρά, και από τη δυσαρέσκεια που προκάλεσε η υποχρεωτική στρατολόγηση νέων, το σκηνικό χάους και αποκάλυψης που τα προπαγανδιστικά μέσα της κυβέρνησης ανέμεναν εναγωνίως να προκληθεί ουδέποτε υπήρξε. Η οδηγία που είχε σταλεί, άλλωστε, από τον γενικό γραμματέα του κόμματος Ν. Ζαχαριάδη μέσα από το συγχαρητήριο τηλεγράφημά του ήταν σαφής:
«Γράψατε σήμερα μια από τις λαμπρότερες σελίδες του λαϊκοαπελευθερωτικού μας αγώνα. Κρατήστε τώρα γερά το Καρπενήσι! Δεν πρέπει να το ξαναπάρει ο εχθρός! Οργανώστε καλά την επιθετική σας άμυνα. Σταθεροποιήστε τη λαϊκοδημοκρατική ζωή μέσα στην πόλη! Αποκαλύψτε και χτυπήστε κάθε πλιάτσικο. Δεθείτε γερά με το λαό. Πείστε τον με τα έργα σας ότι ο ΔΣΕ είναι λαϊκοαπελευθερωτικός στρατός και ότι φέρνει στο λαό την απολύτρωση… Φερθείτε αδελφικά στους αιχμαλώτους. Δείξτε σ’ όλους πως είσαστε φορείς ανώτατου λαϊκού πολιτισμού».
Η προσεκτική διαχείριση των παραγωγικών πόρων της πόλης και η ομαλή, τηρουμένων των αναλογιών, καθημερινότητα που βίωσαν οι κάτοικοι του Καρπενησίου τις 18 ημέρες που η πόλη τους βρέθηκε υπό τον έλεγχο του ΔΣΕ ήταν η καλύτερη απόδειξη ότι ο ΔΣΕ ήταν πράγματι φορέας μιας νέας κοινωνικής αντίληψης και γνήσιος εκφραστής των λαϊκών πόθων για δημοκρατία και κοινωνική δικαιοσύνη. Από τις αξιοσημείωτες εντολές της διοίκησης που εφάρμοσε ο ΔΣΕ στην πόλη ήταν τα δημόσια ταμεία να πληρώσουν κανονικά τις συντάξεις και τους μισθούς, ενώ με ένα μέρος από τα χρήματα των τραπεζών και των κρατικών ταμείων που κατάσχεσε πλήρωσε τα είδη που προμηθεύτηκε από εμπορικά καταστήματα της πόλης για την κάλυψη των αναγκών του.
Η νέα κυβέρνηση «εθνικής συνεργασίας» υπό τον Σοφούλη, πριν καλά καλά ορκιστεί, έβλεπε με απόγνωση τον αντίπαλό της να αμφισβητεί ευθέως την εξουσία της. Γινόταν πλέον φανερό ότι δεν μπορούσε να υπάρξει ουσιαστική κρατική εξουσία στη χώρα ενόσω ένας επαναστατικός στρατός κατόρθωνε να επιχειρεί σε όλη σχεδόν την επικράτεια φτάνοντας να καταλαμβάνει αστικά κέντρα για μέρες. Το αρνητικό για την κυβέρνηση κλίμα το επιβάρυνε ακόμα περισσότερο η σημαντική διεθνής προβολή των προτάσεων ειρήνευσης που καταθέτει με υπόμνημά της προς τον ΟΗΕ στις 25 Ιανουαρίου 1949 η Προσωρινή Δημοκρατική Κυβέρνηση, οι οποίες προτάσεις περιλάμβαναν την άμεση αποχώρηση όλων των ξένων στρατιωτικών δυνάμεων, την άμεση ανακωχή, τη γενική πολιτική αμνηστία, την αποκατάσταση πολιτικών και συνδικαλιστικών ελευθεριών και την έναρξη διαπραγματεύσεων για σχηματισμό κυβέρνησης.