Каждый танковый корпус первого эшелона армии вводился в прорыв в 5-километровой полосе, по двум маршрутам, в двухэшелонном построении. Так, например, 6-й гвардейский танковый корпус имел в первом эшелоне 52-ю и 53-ю гвардейскую танковые бригады и во втором эшелоне 51-ю гвардейскую танковую бригаду и 22-ю гвардейскую мотострелковую бригаду. От бригад первого эшелона корпуса выделялись в качестве передовых отрядов усиленные мотострелковые батальоны. На них возлагалась задача обеспечить развёртывание главных сил корпуса при вступлении его в бой. Построение армии и корпусов в два эшелона при наличии в первом эшелоне танковых частей и соединений обусловливалось стремлением, в случае необходимости, быстро завершить ими во взаимодействии с 38-й армией прорыв тактической зоны обороны противника, а соединениями второго эшелона стремительно развить успех в направлении на Белую Церковь и выполнить в установленный срок поставленную задачу.
После перегруппировки с букринского плацдарма на подготовку операции 3-я гвардейская танковая армия имела около трёх суток, в течение которых были проведены все необходимые мероприятия по обеспечению ввода армии в прорыв и действий её в оперативной глубине.
В подготовительный период большое внимание уделялось организации взаимодействия танковых и механизированных соединений и частей с другими родами войск. При организации взаимодействия с артиллерией предусматривалось, что к артиллерийской подготовке прорыва привлекается также артиллерия 3-й гвардейской танковой армии. При вводе танковой армии в прорыв артиллерийское обеспечение осуществлялось силами 7-го артполка методом последовательного сосредоточения огня на важнейших направлениях. На период действий танковой армии в оперативной глубине артиллерийское обеспечение осуществлялось силами своей артиллерии. С этой целью истребительно-противотанковые артиллерийские полки и миномётные полки придавались мотострелковым и механизированным бригадам для сопровождения и поддержки пехоты на все периоды боя. Для обеспечения атаки танковых бригад предназначались самоходно-артиллерийские полки.
При вводе в прорыв и действиях в оперативной глубине противника 3-я гвардейская танковая армия поддерживалась двумя штурмовыми авиационными дивизиями, выделенными из состава 2-й воздушной армии. При организации взаимодействия были установлены сигналы взаимного целеуказания, а также порядок вызова авиации и направления её на цель. Вызов авиации производился офицерами авиационных штабов, находившимися со своими радиостанциями на командных пунктах командиров корпусов и командующего танковой армией.
Инженерное обеспечение 3-й гвардейской танковой армии осуществлялось силами 15-й инженерной сапёрной бригады и 188-го армейского инженерного батальона, на которые была возложена задача — подготовить для каждого корпуса маршруты до переднего края обороны, а при действиях армии в оперативной глубине — обеспечивать преодоление войсками искусственных и естественных препятствий.
В период подготовки операции были созданы запасы: до трёх боекомплектов боеприпасов, до трёх заправок горюче-смазочных материалов и до десяти суточных дач продовольствия.
Техническое обеспечение армии в подготовительный период выразилось в тщательном просмотре материальной части танков и вооружения, устранении всех выявленных неисправностей и переводе танкового парка на условия зимней эксплуатации.
Вся подготовка была полностью закончена к исходу 2 ноября, а с утра 3 ноября войска приступили к выполнению поставленных задач.
В соответствии с общим планом проведения операции наступление войск 40-й и 27-й армий с 8-м гвардейским и 10-м танковыми корпусами с букринского плацдарма началось 1 ноября, а 60-й и 38-й армий из района северо-западнее Киева — двумя днями позже, 3 ноября.
На букринском плацдарме после 40-минутной артиллерийской подготовки и мощного удара авиации 2-й воздушной армии по боевым порядкам оборонявшихся частей противника войска 40-й и 27-й армий с 8-м гвардейским и 10-м танковыми корпусами перешли в наступление и в течение первого дня операции вклинились в оборону противника на глубину от 0,5 до 1,5 км. Однако вследствие сильного сопротивления противника продвинуться дальше войска не смогли. Попытки возобновить наступление в последующие два дня (2 и 3 ноября) также успеха не имели. Несмотря на незначительное продвижение, наши войска своими действиями приковали к букринскому плацдарму значительные силы врага и тем самым способствовали войскам 60-й и 38-й армий в осуществлении прорыва обороны противника из района северо-западнее Киева.
Наступление с лютежского плацдарма началось утром 3 ноября после мощной артиллерийской подготовки, которая проводилась в такой последовательности: огневой налёт на передний край обороны противника в течение трёх минут; подавление и уничтожение артиллерии, штабов и узлов связи — 37 минут; вторичный огневой налёт на передний край.