Атака уже началась, когда на КП 28-й армии прибыл Василевский. Он еще раньше по телефону сообщил Бирюзову, что на главном направлении события по-прежнему неутешительные и остается надеяться на успехи непосредственно под Мелитополем... Танки 19-го танкового корпуса подходили к железнодорожной насыпи. Наступление развивалось успешно, однако на одном из участков оно застопорилось. Василевский и Бирюзов припали к стереотрубам. Было видно, что танки остановились и вели огонь с места, несколько из них горели, автоматчики залегли... Атака явно захлебывалась. Связались с Васильевым. Тот доложил, что его корпус атакуют до 70 танков. «Сергей Семенович, — распорядился Василевский, — немедленно поезжайте к Васильеву, пусть его корпус развивает наступление в обход Чехограда, в тыл основной группировки противника, а вражеские танки уничтожать артиллерией». Бегом бросился Бирюзов к своему вездеходу, на ходу приказал артиллеристам дать «катюшами» два залпа по вражеским танкам и через несколько минут уже был на КП Васильева. Как раз в это время прогремел второй залп «катюш», накрывший противотанковый узел противника и его контратакующие танки. «Вперед, куда били «катюши», — перебил Бирюзов Васильева, начавшего было докладывать обстановку. — Вот в этом направлении и атакуйте немедленно, а часть сил направить в обход Чехограда». Васильев взглянул на часы: «Через час Чехоград будет освобожден». Наши танки вновь ринулись в атаку. К вечеру противотанковый район гитлеровцев был преодолен. Можно было согласно плану вводить в прорыв 4-й кавкорпус генерала Н. Я. Кириченко. Все это говорило о том, что прорыв здесь, южнее Мелитополя, гарантирует успех всей операции.
На следующий день войска 28-й армии вышли к южной окраине Мелитополя. Теперь Толбухин перенес на это направление главные усилия войск фронта. 23 октября был взят Мелитополь, а через три дня противник начал отступать и на других участках. Преследуя гитлеровцев, войска фронта в начале ноября вышли к низовьям Днепра и захватили плацдарм в Крыму, на южном берегу Сиваша.
Будучи человеком с творческим складом характера, инициативным и энергичным, Бирюзов стал ближайшим помощником командующего фронтом, умело и решительно претворял его замыслы в боевые дела войск. Маршал Советского Союза Василевский, в годы войны неоднократно бывавший представителем Ставки на фронтах, которыми командовал Толбухин, писал о Бирюзове в своей книге «Дело всей жизни»:
«Решительный и волевой, требовательный и при необходимости суровый военачальник, он хорошо дополнял мягкого и сдержанного Ф. И. Толбухина... На мой взгляд, их боевое содружество и совместная деятельность во фронтовом руководстве являются примером едва ли не идеально удачного сочетания качеств двух крупных военачальников».
Когда 3 ноября 1943 года командующий и начальник штаба 4-го Украинского фронта (так с 20 октября стал именоваться прежний Южный фронт) ознакомились с телеграммой генерала И. Д. Васильева, им не потребовалось много слов, чтобы правильно оценить сложившуюся ситуацию и принять нужные меры.
Командир 19-го танкового корпуса сообщал, что после того, как его танкисты с ходу преодолели Турецкий вал, издревле бывший грозным препятствием на пути в Крым, и устремились на Армянск, вместе с ними оказался только один кавполк из кавкорпуса Кириченко. В результате противник, имевший в Армянске крупный гарнизон, начал оказывать сильное противодействие героически сражавшимся танкистам. Но закрепить достигнутый ими успех было некому. Танковый корпус оказался в тяжелом положении, его части понесли большие потери, был ранен и сам командир корпуса. Однако он решил удерживать занятый район и просил командование фронта только об одном — быстрее оказать ему помощь.
Конечно же, и Толбухин, и Бирюзов, как только узнали о прорыве 19-го корпуса через Турецкий вал, приняли все меры, чтобы усилить Васильева и расширить прорыв, но кавалерийский корпус Кириченко почему-то запаздывал. Теперь в связи с телеграммой Федор Иванович сразу же попросил Сергея Семеновича немедленно сообщить Васильеву, что основные силы 4-го гвардейского Кубанского кавкорпуса, а также передовые части 51-й армии уже подходят к Перекопу. Одновременно он поручил ему лично туда выехать, чтобы разобраться в обстановке на месте, там, у Турецкого вала, и быстрее протолкнуть кавалеристов и стрелковые дивизии в Крым, на помощь Васильеву. Начальник штаба фронта выехал немедленно.