В первой половине августа положение изменилось — в район Сандомира были переброшены пять дивизий из группы армий «Южная Украина», пять пехотных дивизий из Германии и три пехотные дивизии из Венгрии. Сюда прибыли также шесть бригад штурмовых орудий и отдельный батальон тяжелых танков. По мере подхода резервов активность немецких войск нарастала. В начале августа ожесточенные бои развернулись на обоих берегах Вислы. Противник пытался встречными ударами вдоль восточного берега отрезать переправившиеся на плацдарм войска от главных сил фронта и уничтожить их.
С утра 2 августа немцы из района Мельца силами 23-й танковой и 78-й пехотной дивизий нанесли удар вдоль правого берега Вислы в направлении Баранува и на следующие сутки прорвались к переправам. Для их отражения были привлечены 9-й механизированный корпус и все имевшиеся здесь силы, в том числе саперные и понтонные батальоны и танки, находившиеся на сборных пунктах аварийных машин. Совместными усилиями они остановили противника. Несмотря на это, положение в районе сандомирского плацдарма к исходу 3 августа оставалось напряженным. Между передовыми частями 4-й танковой и 17-й немецких армий в районе Баранува оставалось 12 км. Конев понял, что предстоит упорная борьба за сандомирский плацдарм и повернул обратно танковый корпус Новикова. От удара на Краков пришлось отказаться. Обстановка требовала переброски на левый берег Вислы свежих сил. Необходимо было разгромить группировки противника, наносившие контрудары и представлявшие наибольшую угрозу для войск, действовавших на плацдарме.
Темпы переправы войск через Вислу значительно снизились. Для разгрома немецкой группировки, наносившей удар из района Мелеца, и дальнейшего расширения сандомирского плацдарма командующий фронтом решил ввести в сражение резерв — 5-ю гвардейскую армию. Перейдя 4 августа с марша в наступление, гвардейцы нанесли поражение мелецкой группировке противника, отбросили ее от переправ южнее Баранува и овладели городом Мелец. 6 августа 32-й и 34-й гвардейские стрелковые корпуса по наведенным мостам вышли на западный берег Вислы. 33-й корпус в районе Мелеца форсировал Вислоку и развивал наступление в направлении Щуцина. В это же время южнее города появились соединения 60-й армии Курочкина.
К 8 августа 5-я гвардейская двумя корпусами и 3-я гвардейская танковая армия, действуя в центре плацдарма, вышли на рубеж Шидлув, Стопнипа, Новы-Корчин и здесь вынуждены были перейти к обороне. И хотя армии не имели на этом направлении соприкосновения с противником, последовал приказ остановиться и приступить к созданию прочной обороны. Конев уже совершено ясно видел, что на его флангах концентрируются ударные немецкие группировки, насчитывавшие уже шесть танковых дивизий (около 400 танков и штурмовых орудий), уготавливая классические клещи. В этих условиях безоглядное продвижение в глубь Польши, в то время как армии Рокоссовского стояли на Висле, было бы самоубийством.
Тем временем войска 13-й и 1-й гвардейской танковой армий, находившиеся на правом фланге, возобновили наступление с целью завершить разгром главных сил 4-й танковой армии и расширить плацдарм в сторону Сандомира и Островца, но из-за переутомленности, большого некомплекта в людях, боевой технике и боеприпасах достигнуть значительных успехов не смогли. К 10 августа они вышли на рубеж южная окраина Сандомира, Лагув, Ракув, где встретили сильное противодействие введенных в сражение резервов противника и приостановили продвижение.
В целом активными действиями фронту удалось расширить плацдарм до 60 км по фронту и до 50 км в глубину. Здесь уже находились войска четырех армий, в том числе двух танковых.
Напряженные бои на сандомирском плацдарме шли до конца августа. Германское командование, стремясь восстановить оборону на Висле, продолжало усиливать 4-ю танковую армию. Конев, в свою очередь, для усиления только 5-й гвардейской армии передал генералу Жадову 31-й танковый корпус (в нем, правда, осталось всего 70 танков), 9-ю гвардейскую бригаду реактивных установок, 3-ю артиллерийскую дивизию прорыва, всего — около 1000 орудий и минометов. Рыбалко получил несколько артиллерийских полков и тяжелую самоходную артиллерию. На вероятных направлениях неприятельских контрударов велись усиленные оборонительные работы, минировались танкоопасные направления.