В ночь на 12 марта ОКХ отдало приказ 8-й и 6-й армиям прекратить отход и остановить продвижение советских войск «по крайней мере» на Южном Буге. 4-я и 1-я танковые армии контрударами на рубеже Тернополь — Проскуров должны были сорвать продвижение 1-го Украинского фронта во фланг и тыл группы армий «Юг» и спасти положение всей южной стратегической группировки.
Войска Жукова в это время, отражая контрудары противника на рубеже Тернополь — Проскуров и готовясь к возобновлению наступления на направлении главного удара, продолжали вести активные боевые действия на флангах. На левом крыле 18-я армия после ожесточенных боев овладела городом Хмельник, а 38-я форсировала с ходу Южный Буг и 20 марта освободила Винницу. Войска правого крыла 15 марта одновременно с 2-м Белорусским фронтом перешли в наступление на Броды. 13-я армия силами девяти стрелковых дивизий при поддержке 25-го танкового, 1-го и 6-го гвардейских корпусов прорвала оборону 13-го армейского корпуса, освободила Дубно и Кременец, и, продвинувшись на 80 км, к 20 марта вышла на подступы к Бродам. Здесь развернулись тяжелые бои с переменным успехом.
Тем временем войска 60-й и 1-й гвардейской общевойсковых, 3-й и 4-й гвардейских танковых армий отразили атаки танковой группировки противника в районах Тернополя, Волочиска, Проскурова. Одновременно войска готовились к продолжению наступления. Армия Гречко осуществила крупную перегруппировку, перебросив со своего левого фланга на правый три стрелковых корпуса. В полосу 60-й армии подтягивалась 1-я танковая армия, подходили из резерва 106-й стрелковый корпус и еще две дивизии. По воспоминаниям Катукова, новые директивы у Черняховского и его штаба особого энтузиазма не вызвали: «Предварительные переговоры с Иваном Даниловичем о прорыве на юг не вселяли больших надежд. Даже такое впечатление создавалось, что для Черняховского и его штаба предстоящий прорыв был прямо-таки ножом острым.
— Понимаете, — говорил командарм, — мы еще после последних боев не успели оправиться. А тут новый приказ — вперед. Хоть бы дали маленькую передышку.
Подсчитали мы с Иваном Даниловичем наши боевые ресурсы. Прорыв предстоял глубокий, а мощными огневыми средствами мы не располагали».
21 марта главная группировка 1-го Украинского фронта возобновила наступление на Черновицы.
Войска Черняховского и Гречко при содействии трех танковых армий и 4-го гвардейского танкового корпуса «сверх всякого ожидания» в первый же день взломали неприятельскую оборону и рванулись на юг. Особенно успешно наступали части свежей танковой армии Катукова. Уже утром 23 марта, продвинувшись на 120 км, они овладели важным узлом железных дорог Чортковом, а в 10 часов 24 марта головные части 8-го гвардейского механизированного корпуса генерала Дремова вышли к Днестру. Левее подтягивались 11-й гвардейский танковый корпус Гетмана и 11-й стрелковый корпус генерал-майора И.Т. Замерцева. Танкисты Дремова и Гетмана с ходу форсировали Днестр и устремились на юг. В быстром темпе преодолев междуречье Днестра и Прута, к 23 часам 25 марта они овладели железнодорожной станцией Моши, выйдя с севера на подступы к Черновицам.
Красные командиры, как свидетельствует Катуков, окончательно преодолели «окруженческую» болезнь и линейное мышление: «…боевой опыт, накопленный к этому времени советскими войсками в наступательных операциях, в значительной мере предопределил успех такого стремительного продвижения вперед. Важно уже то, что танковые и механизированные бригады научились решать боевые задачи без боязни за свои тылы и фланги. Нас, например, уже не пугало, что передовые танковые части вырвались далеко вперед, оставляя позади уцелевшие опорные пункты врага».
Тем временем другие части 1-й танковой армии обошли город с запада, отрезая немцам пути отхода. В полдень 29 марта Черновицы были очищены от неприятеля.
С их потерей противник лишился последнего связующего звена между своими войсками, действующими к северу и югу от Карпат. Для связи с южной группировкой оставались только окружные железные дороги, идущие через Румынию. Стратегический фронт германских войск оказался разрезанным на две части. В то же время 1-я немецкая танковая армия была окончательно отсечена от 4-й танковой армии.
После овладения Черновицами и Коломыей войска Катукова продолжали активные действия в направлении Станислава и Надворной. Нанеся поражение противнику в предгорьях Карпат, части армии 8 апреля вышли на государственную границу на фронте свыше 200 км.
Не менее успешно действовала и 4-я танковая армия, развивавшая успех из района Волочиска на юг. 26 марта части армии, преодолевая яростное сопротивление 7-й танковой дивизии и 1-й танковой дивизии СС «Адольф Гитлер», ворвались в Каменец-Подольский.