По этой причине мы не испытывали серьезного беспокойства по поводу готовившегося немцами наступления. Тем не менее Ставка решила не отдавать противнику инициативу, а самим нанести упреждающий удар.
По двум немецким дивизиям в мартыновском коридоре ночью нанесли удар сначала 600 легких бомбардировщиков, затем 450 бомбардировщиков дальней авиации, с рассветом была проведена полуторачасовая артподготовка из 1400 стволов калибром от трех дюймов и выше. Затем на противника обрушили бомбы 560 фронтовых бомбардировщиков и штурмовиков. Методика комбинированного воздушно-артиллерийского удара к этому времени уже была неоднократно опробована и отработана.
В 8 часов в атаку пошли стрелковые дивизии. Каждую из них поддерживал один танковый полк. Через два часа коридор был перерезан. Бомбежкой и артобстрелом оборона немцев была дезорганизована и в значительной степени подавлена. Потери стрелковых дивизий и приданных танковых полков не превысили 15 %. Две стрелковые дивизии заняли оборону фронтом на запад по бывшему переднему краю нашего Остропольского укрепрайона. Две другие заняли оборону фронтом на восток по бывшему тыловому рубежу УРа. Главный оборонительный рубеж на участке Остропольского УРа был восстановлен!
Наступавшие во втором эшелоне четыре танковые дивизии развернулись на восток и в боевых порядках двинулись громить тылы немецкой ударной группировки. Боевые части немецких дивизий, изготовившиеся к наступлению, находились в это время в тридцати – сорока километрах в восточной части плацдарма. Командовавший ударной немецкой группировкой генерал Штюльпнагель оперативно развернул входившие в группировку 2-ю танковую и 227-ю моторизованную дивизию и бросил их навстречу нашим танковым дивизиям.
На рубеже Любар – Мотовиловка наши наступающие в боевых порядках танкисты смяли передовые отряды гитлеровских дивизий. Остальные части дивизий противника заняли оборону на рубеже Приветов – Марьяновка и после ожесточенного боя остановили наш танковый корпус. С востока к этому рубежу форсированным маршем выдвигались еще три пехотные дивизии. По ним с полным напряжением сил работала бомбардировочная и штурмовая авиация фронта. В резерве у Штюльпнагеля осталась всего одна пехотная дивизия в восточной части плацдарма.
В 18 часов после бомбового и артиллерийского удара по стыку 297-й и 46-й пехотных дивизий, оборонявших восточный фас плацдарма, нанесли удар три стрелковые дивизии 32-го ск. Атаку поддерживали приданные дивизиям танковые полки из состава 9-го тк. После прорыва тактической оборонительной полосы в прорыв пошли основные силы четырех танковых дивизий. На рубеже Карловцы – Краснополь танкисты вступили в бой и смяли резервную пехотную дивизию Штюльпнагеля, занимавшую выжидательный район для наступления. С наступлением темноты танкисты не остановились, а продолжали двигаться в боевых порядках, что было возможно благодаря открытому и танкодоступному характеру местности. Ночью они разгромили тылы еще трех пехотных дивизий, выдвигавшихся навстречу 17-му тк.
На рассвете 3 сентября танкистов 17-го и 9-го корпусов разделяли по прямой всего 6 км, занятых деморализованными и дезорганизованными частями противника. Утром, после бомбо-штурмового и артиллерийского ударов танкисты разгромили зажатого между молотом и наковальней противника и соединились у местечка Авратин. Бердичевская группировка была рассечена на две части.
В северном котле поперечником 20 км оказались остатки пяти дивизий, а в южном котле диаметром около 30 км – остатки семи дивизий. В более крупном южном котле наши войска окружили более 40 тысяч человек при 50 танках, в северном котле – 25 тысяч человек. Котлы отделял друг от друга двадцатикилометровый коридор, прочно занятый нашими войсками.
Окруженные в Киевском котле войска Клейста на рассвете этого же дня нанесли удар из западной оконечности котла по позициям 256-й дивизии 75-го ск. Для удара Клейст сосредоточил все свои танки, всю артиллерию и большую часть живой силы. Прорвав к 14 часам позиции 256-й дивизии, Клейст столкнулся с резервами 75-го ск. К концу дня танкисты противника прорвали и корпусной рубеж обороны, но были остановлены выдвинувшимся к месту прорыва 5-м мотострелковым корпусом. Дальнейших успехов Клейст не имел. Весь его наступательный ресурс был исчерпан. У него осталось всего 20 тысяч человек без танков и боеприпасов.
В результате встречного сражения Юго-Западный фронт перемолол все полученные Рундштедтом резервы. Подвижных соединений в группе армий «Юг» не осталось. В трех изолированных котлах сидели 85 тысяч солдат и офицеров противника с минимальными шансами на прорыв из окружения. Немецкое командование получило дополнительную головную боль по снабжению окруженных войск и организации их прорыва из окружения.