Емильчин за 24 июня несколько раз переходил из рук в руки. Поляки, боясь обхода Новоград-Волынска с севера, сосредоточили против 4-й кавалерийской дивизии около 6 полков пехоты и 3 кавалерийских полка. Несмотря на кровопролитные бои, лобовыми атаками Новоград-Волынск в этот день взять не удалось, и дивизии остались в исходном положении в 4—6 км восточнее Новоград-Волынска. Командарм 1-й Конной, учтя сложившуюся обстановку за 25 июня, производит перегруппировку своих частей и отдает приказ № 079/оп с расчетом начать операцию с рассветом 26 июня в следующем порядке.
4-й кавалерийской дивизии дается задача обеспечить операцию армии с севера, занимая район между реками Случь и Уборть по линии Андреевичи, ст. Рыхальская по далее по р. Могилянка и до Боголюбовка. 11-й кавалерийской дивизии с тяжелым артиллерийским дивизионом ставится задача наступать на Новоград-Волынск с восточной стороны на фронте Ржадковка, Лубчецы. 6-й и 14-й кавалерийским дивизиям как ударной группе дается задача форсировать реки Случь и Смолка в районе Гильск и обходом с юга захватить Новоград-Волынск. Особая бригада составляла армейский резерв и находилась в районе Романовка. Группе Якира ставилась задача наступать на Рогачев, Н. Мирополь и далее на Шепетивка.
С рассветом 26 июня дивизии Конной армии стали выполнять поставленные им задачи.
6-й и 14-й кавалерийскими дивизиями в упорном бою у д. Гильск за 26 июня было вырублено 1 000 человек и взято в плен 500 человек; кроме того, взято 2 батареи и несколько десятков пулеметов. 6-й и 14-й кавалерийским дивизиям к исходу дня 26 июня с упорными боями удалось захватить в свои руки переправы через р. Случь в районе Гильск, Рогачев.
4-я кавалерийская дивизия целый день 26 июня вела бой с противником к северу от Новоград-Волынска и к исходу дня овладела переправой через р. Случь у Чижевки. 11-я кавалерийская дивизия за этот день занимала позиции по правому берегу реки против Новоград-Волынска. С правой стороны части 12-й армии к этому времени вышли на линию Горбов, Емельчин, Кулеши. Части 14-й армии подошли к Староконстантинову.
27 июня с самого утра на всех участках разыгрался сильный бой. Поляки однократно переходили в контратаки. Дивизиям 1-й Конной армии в тяжелом бою к 11 часам пришлось форсировать р. Случь, и ударная группа стала наступать на Новоград-Волынск с юга и юго-запада, а части 4-й кавалерийской дивизии заняли переправу через р. Церем у Городище и стали угрожать Новоград-Волынску с севера.
Таким образом, Новоград-Волынск был охвачен 1 -й Конной армией с трех сторон: с севера, с востока и с юга.
Поляки с большой настойчивостью защищали Новоград-Волынск, но лихим налетом дивизий 1-й Конной армии Новоград-Волынск был взят в 14 часов 27 июня.
В результате этой операции, несмотря на все тактические и оперативные сложности при ее реализации конармейцами, поляки не выдержали натиска частей Конной армии; оставив много пленных и техники, отступили на линию Корец, Березцов, Шепетовка.
Группа Якира к исходу дня 27 июня форсировала р. Случь на участке Барановка, Н. Мирополь и продвигалась на Полонное.
Конная армия после захвата Новоград-Волынска преследовала противника до темноты. На линии Красиловка, Дедовичи, Ярунь, Будница она остановилась на ночлег. На следующий день командарм 1-й Конной направил 4-ю кавалерийскую дивизию для занятия Корец и Ровно по шоссе на Ровно, а 6-ю, 11-ю и 14-ю кавалерийские дивизии как ударную группу бросил в обход Ровно с юга.
В период боев с поляками на р. Уж и под Новоград-Волынском 1-я Конная армия, несмотря на стойкость хорошо обученных польских частей, умело применявших различного характера укрепления, невзирая на трудности, преодолела все препятствия и разгромила противника. Лихость и воодушевление ее бойцов и командиров не знали предела.
Отметим такой случай. Под Новоград-Волынском был смертельно ранен один из храбрейших ее командиров — командир 34-го кавалерийского полка 6-й кавалерийской дивизии т. Долгополов. Он происходил из крестьян хут. Глубокого Донской области. Увлекая полк на окончательный разгром поляков под Новоград-Волынском, он погиб на проволочных заграждениях. Его последние слова, обращенные к своим бойцам, были: «За Советы крой до последнего!»
При занятии Новоград-Волынска 36-й кавалерийский полк 6-й кавалерийской дивизии первый вошел в город. В память этого 36-й кавалерийский полк стал именоваться Новоград-Волынским.
Под Новоград-Волынском и на р. Уж были захвачены Конной армией пленные из состава 6-го, 7-го, 8-го, 9-го, 12-го и 20-го пехотных полков. Эти полки принадлежали 3-й, 6-й и 7-й польским пехотным дивизиям. Из состава кавалерийских польских частей были пленные 9-го гусарского, 3-го уланского и 11-го конно-егерского полков.