104-й и 106-й стрелковые корпуса развернули свои дивизии по южному берегу реки Бузэу от реки Прут до местечка Метэшти на фронте длиной 90 км, обеспечивая правый фланг наступающей группировки. Левый фланг группировки по рекам Дунай и Кэлмэцуй обеспечили 101-й и 107-й стрелковые корпуса 2-й Ударной армии. На участке от Прута до Серета фланги клина прорыва прикрыли 78-й и 82-й стрелковые корпуса. Нашим стрелковым корпусам на этих рубежах противостояли снятые с линии фронта по Пруту румынские соединения и вычищенные «под метелку» тыловые части. Однако численность этих соединений и частей существенно уступала численности наших стрелковых корпусов. Командование группы армий «Юг» испытывало острую нехватку резервов.
Длина клина прорыва достигла 150 км при ширине от 40 км в основании до 10 километров в самом узком месте у города Бузэу. Однако, поскольку оба фланга клина проходили по удобным для обороны естественным рубежам и уже были плотно прикрыты нашими стрелковыми соединениями, командование Южного фронта не опасалось фланговых контрударов противника. Тем более что, по данным авиаразведки, противник все резервы направлял к Плоешти.
Пятнадцатого сентября командование 1-й Ударной армии подтягивало к реке Теленяж армейскую артиллерию и сосредотачивало силы для последнего рывка к Плоешти, до которого оставалось менее 8 км. Командование группы армий «Юг» к этому времени уже развернуло на западном берегу Теленяжа 6 дивизий, усиленных 280 зенитными орудиями. Из района Ботошани командующий немецкой 11-й армией фон Шоберт снял с фронта 11-й армейский корпус в составе 76-й и 239-й пехотных дивизий и спешно перебрасывал их по железной дороге через Клуж к Плоешти, растянув оставшиеся соединения по фронту. Румынское командование перебрасывало к Плоешти еще одну кавдивизию и одну пехотную бригаду с побережья Черного моря из района Тулчи. В этот же день 2-я Ударная армия генерала Р. Я. Малиновского закончила сосредоточение своих подвижных соединений в районах Брэила – Мизил.
С утра 16 сентября после мощной артподготовки корпус генерала Рябышева атаковал позиции немецкой 22-й пехотной дивизии, занявшей оборону за Теленяжем, опираясь левым флангом на южные склоны Карпат. В воздухе разгорелись ожесточенные бои между немецкими истребителями и штурмовыми авиадивизиями Южного фронта. Накануне ночью авиация дальнего действия и легкие ночные бомбардировщики нанесли массированный удар по нефтепромыслам и нефтеперерабатывающим заводам. Дым от горящей нефти ограничил видимость в воздухе до одного километра. Немецкие и румынские бомбардировщики наносили удары по дивизиям корпуса Рябышева. В воздухе одновременно находились сотни самолетов.
Воздушное сражение по накалу сравнялось с июльскими и августовскими битвами в небе Латвии. Хотя авиация Южного фронта сохраняла двухкратное количественное превосходство, в результате меньшего подлетного времени немецких и румынских авиационных частей, к тому же действовавших с оборудованных стационарных аэродромов, в воздухе установилось примерное численное равенство. Оба захваченных нашими войсками стационарных аэродрома у городов Мизил и Бузэу, имевших бетонированные полосы, были полностью заняты самолетами транспортной авиации, доставлявшими в зону боевых действий горючее и боеприпасы, а на обратном пути эвакуировавшими раненых. Истребители, штурмовики и бомбардировщики базировались на полевых необорудованных аэродромах.
Генерал Шоберт, взявший на себя командование обороной Плоешти, поставил единственную на тот момент в его распоряжении немецкую 22-ю пехотную дивизию на самое опасное направление, блокировав железную и автомобильную дороги Мизил – Плоешти. Находившаяся с начала войны в резерве и сохранившая полный штат, прошедшая польскую и французскую кампании, пехотная дивизия, усиленная полутора сотнями зенитных орудий калибра 88 мм, смогла отбить атаку трех дивизий корпуса Рябышева, к этому времени имевших 360 танков Т-34. Упорно атаковавший весь день корпус потерял 92 танка, но форсировать Теленяж не смог.
Генерал Курочкин приказал перенести направление главного удара на 15 км южнее к селению Заноага, где оборонялась за Теленяжем 19-я румынская пехотная дивизия. Однако румынская дивизия, также усиленная большим количеством зенитных орудий, сумела удержать удобный оборонительный рубеж. Одновременно 44-я танковая дивизия, имевшая к тому моменту 120 танков Т-50, получила приказ прорваться к Плоешти через Карпаты по горным дорогам по ущелью Криковул-Серет от местечка Урлаци, чтобы обойти немецкую дивизию с северного фланга. Румынская горно-пехотная бригада, заняв господствующие позиции на горных склонах в устье ущелья Криковул-Серет, отбила атаки 44-й танковой дивизии.