Начало наступления было задержано опозданием с выходом на исходные позиции пехоты 15-го стрелкового корпуса. В итоге атака началась еще в темноте, в 5.15 9 марта. Уже в 6.00 танки и самоходки 13-й гв. танковой бригады достигли северо-восточной окраины Тарнополя и вошли в город. Ворвавшись на улицы, танки давили автомашины, повозки и метавшихся немецких солдат, наводя панику. Уже при входе в город «тридцатьчетверки» порвали линию освещения и связи. Ставка на внезапность в значительной степени оказалась оправданной: вплоть до рассвета организованное сопротивление отсутствовало, если не считать за таковую беспорядочную стрельбу из личного оружия. Однако именно в северной части города расположился направленный в Тарнополь «фюзилерный батальон “Демба”», сформированный из унтер-офицерской школы. Подразделения «Дембы» не поддались общей панике и заняли круговую оборону, причем претендовали на два расстрелянных с 50 метров проезжавших мимо советских СУ-85. Также именно «Демба» блокировал продвижение в город пехоты по следам танков.
В итоге прорыв в город танков не был поддержан пехотой. Встреченные ружейно-пулеметным огнем пехотинцы залегли. Справедливости ради нужно сказать, что одной из причин этого являлось вышеупомянутое отсутствие артиллерии, способной подавить систему огня противника. Тем временем на подступы к Тарнополю вышла сковывающая группа в лице 14-й гв. танковой бригады. Как и ожидал П.П. Полубояров, мост на шоссе Збараж — Тарнополь был взорван. На его восстановление понадобилось 7 часов упорного труда саперов. В итоге первые три Т-34 14-й гв. танковой бригады вышли к Тарнополю к 7.309 марта. Здесь они были остановлены огнем танков и самоходок.
Таким образом, попытка взять Тарнополь с ходу успеха не имела, начался планомерный штурм. 10 марта, подтянув артиллерию, стрелковые части втянулись в уличные бои. 322-я сд двумя полками продвигалась по городским кварталам в северо-восточной и восточной части Тарнополя, на 600 м подойдя к станции. Потери дивизии за два дня боев составили 50 человек убитыми и 188 ранеными. С юго-востока к Тарнополю вышли подразделения 336-й сд. О том, что кризис с артиллерийской поддержкой атак пехоты 15-го ск был к 10 марта в целом преодолен, свидетельствуют также данные противника. Посланный в Тарнополь офицер из штаба XXXXVIII танкового корпуса майор Эразмус писал в своем докладе: «Город находился под массированным обстрелом артиллерии и минометов противника. Комендант и приданное ему 144-й артиллерийское командование (полковник Шреплер со своим штабом) находились в подвале прежнего КП, поскольку на верхних этажах из-за обстрела были выбиты все стекла».
Первые же донесения из Тарнополя вызвали большое беспокойство в штабе Э. Рауса. В какой-то момент город считали уже почти потерянным и думали о том, как минимизировать последствия этой потери. Всерьез считалось, что под угрозу срыва поставлена выгрузка в районе Тарнополя прибывающих свежих соединений. В ЖБД 4-й танковой армии отмечалось: «Поскольку возникает опасность, что танки противника прорвутся через Тарнополь на ведущее на запад шоссе и помешают выгрузке войск в Езерне и западнее, после обсуждения ситуации командующим и начальником штаба армии по радио в 9.41 отдан приказ 357-й пд перекрыть дорогу Езерна — Тарнополь с помощью противотанковых средств и направить разведку в Тарнополь»[173]
. Собственно, именно с целью уточнения и стабилизации обстановки в Тарнополь был направлен из штаба XXXXVIII корпуса майор Эразмус, который сразу же занялся подготовкой контрудара с целью выбить проникшие в город советские части.Основной ударной силой контрудара являлась танковая группа из 2 «Пантер», 2 бронетранспортеров и батареи штурмовых орудий (7 машин). Наиболее важным сочли северо-восточное направление, где находились продовольственные склады. Немецкое наступление началось с утра 11 марта. Эразмус писал о ранних утренних часах, но по советским данным контрудар последовал около 11.00 и оценивался в оперсводке 322-й сд в «600 человек пехоты при поддержке 17 тяжелых танков, 8 бронемашин». Контрударом были отрезаны три батальона из состава 1085-го и 1089-го полков 322-й сд и выбиты на окраину остальные подразделения этих двух полков. Также под удар попала 3-я мотострелковая бригада 4-го гв. тк.
Контрудар сделал совершенно безнадежным положение проникших в город танков с десантом из состава 13-й гв. танковой бригады. Они в течение двух с половиной суток вели бой в городе в изоляции. После израсходования боеприпасов на трех наиболее боеспособных танках отряд прорвался из города и 11 марта присоединился к остальным частям корпуса. В тот же день в город прибыли подразделения свежего немецкого 949-го пехотного полка и заняли оборону на окраинах Тарнополя. Возможность взять город с ходу была упущена.