Вскоре стало ясно, что начать наступление в требуемые сроки не получится. Наращивание войск на плацдармах шло медленно, сказывалось отсутствие мостов. Основные из них были построены только к 10 октября. В районе Букрина все это время шли ожесточенные бои, имевшие целью расширение плацдарма. Они имели небольшой успех, плацдарм удалось расширить до 11 км по фронту и до 6 км в глубину. На этом пространстве предстояло уместить четыре армии — три общевойсковые (40-ю, 27-ю и 47-ю) и одну танковую (3-ю гв.). Построение войск было очень плотным, на каждую стрелковую дивизию приходилось в среднем 1,8 км. Развернуть войска на таком пятачке было очень трудно. В силу этого основная часть артиллерии находилась на левом берегу, непосредственную поддержку наступающих войск должна была оказывать полковая и дивизионная артиллерия. 7-й артиллерийский корпус прорыва должен был открыть огонь с левого берега, а когда войска продвинутся вперед — начать переправу на правый берег. Неизбежно возникала пауза в сопровождении пехоты огнем. Танковая армия должна была начать движение через 15 минут после начала атаки пехоты. Объективно это означало, что ее танки будут использоваться в качестве танков НПП.
30 сентября командующий 38-й А разработал план операции по овладению Киевом. На первом этапе войска 50-го ск должны были форсировать Днепр южнее Киева и захватить там плацдарм. 5 октября планировалось начать одновременное наступление на Киев с севера и юга и 7 октября овладеть им20
.Между тем первое по времени наступление на Киев предпринял по собственной инициативе командующий 60-й А И. Д. Черняховский. Еще 23 сентября его войска форсировали Днепр севернее Киева на участке устье реки Тетерев — Дымер. К 30 сентября этот плацдарм был расширен до 20 км по фронту и 12-15 км в глубину. Имея приказ командующего Центральным фронтом К. К. Рокоссовского расширить его в западном и юго-западном направлении, в обход Киева, И. Д. Черняховский, однако, спланировал удар строго на юг, вдоль Днепра. Противник к тому времени уже создал на правом берегу Днепра прочную оборону, и наступление 60-й А окончилось неудачей21
. Правда, и противник понес большие потери. 323-я пд была переформирована в дивизионную группу22.2 и 3 октября войска 50-го ск безуспешно пытались форсировать Днепр южнее Киева в районе Пирогова. Севернее, на Лютежском плацдарме, все это время шли бои за расширение плацдарма, имевшие небольшой успех. Однако создать условия для перехода в наступление по намеченному плану так и не удалось. Наступление 5 октября не состоялось.
В связи с этим командующий Воронежским фронтом внес изменения в план операции23
. В течение 6-7 октября 38-й А надлежало расширить плацдарм до 8 км в глубину и до 16 км по фронту. Новое наступление назначалось на 9 октября. Главный удар предполагалось наносить вдоль реки Ирпень и охватить Киев с северо-запада и запада. Овладеть Киевом надлежало к исходу четвертого дня операции (т.е. к исходу 12 октября). Позднее, в связи с неготовностью войск, начало наступления было перенесено на 11 октября.12 октября главные силы Воронежского фронта перешли в наступление с Букринского плацдарма. Благодаря мощным ударам артиллерии и авиации, а также фактическому использованию для непосредственной поддержки пехоты целой танковой армии на главном направлении войскам 40-й А удалось продвинуться на 5-8 км. Однако задача первого дня операции все же не была выполнена. Сопротивление немцев по мере продвижения вперед нарастало. Огневые точки противника в глубине обороны оказались неподавленными. Прорвать оборону не удалось, более того, к вечеру немцы стали проявлять все большую активность, контратакуя на разных направлениях. На второй день операции сопротивление противника заметно усилилось. С других участков фронта была переброшена авиация, от которой сильно досталось 3-й гв. ТА. Существенно ослабла артиллерийская поддержка наступающих советских войск. По приказу командующего фронтом 7-й артиллерийский корпус прорыва начал переправу с левого берега Днепра на правый берег. Кроме того, резко сократилось количество боеприпасов. В результате все атаки советских войск 13 октября оказались безуспешными, а кое-где они даже были потеснены контратакующими немцами.
14 и 15 октября Н. Ф. Ватутин последовательно отдавал приказы о продолжении наступления. Результаты были ничтожными. Сила ударов советских войск все более снижалась, а сопротивление немцев росло. Стало ясно, что план наступления оказался нереальным. Вечером 15 октября Ставка ВГК отменила назначенное на 16 октября наступление24
.