В город Нежин отряд Дыбенко прибыл в 19 часов 10 ноября. Московский отряд Усиевича пришел туда несколькими часами раньше. До Киева оставалось 180 километров. В Нежине взяли на борт бронепоездов Железнякова и отряда Усиевича местных железнодорожников, хорошо знающих все ветки в Киеве. По их сведениям, в Киеве все еще не подозревали о подходе к городу отрядов СНК. В Нежине к отрядам присоединились киевские большевики, выбитые из города националистами Центральной рады десять дней назад.
В 21 час отряд Дыбенко во главе с бронепоездом вышел за выходную стрелку станции. Эшелоны следовали один за другим с пятиминутным интервалом. Усиевич тоже следовал на бронепоезде во главе своего отряда.
Две недели назад, 28 октября, получив известие о революции в Петрограде, киевские большевики во главе с Георгием Пятаковым собрали совет солдатских и рабочих депутатов, образовали ВРК и объявили об установлении в городе советской власти. В ответ командующий Киевского военного округа (КВО) генерал Квецинский, подчинившийся Центральной раде, окружил своими войсками здания ВРК, совета депутатов, городского комитета большевиков и арестовал всех руководителей.
В ответ на это большевики начали вооруженное восстание. Уличные перестрелки шли три дня. Впрочем, без особого ожесточения. Большевики начали одерживать верх над не желающими воевать солдатами КВО. Однако, 31 октября в город вступили части украинского корпуса, сформированного генералом Скоропадским с согласия Духонина. Эти малочисленные, но боеспособные части выбили большевиков из города, а части, подчиненные КВО, попросту разбежались. На этом командование КВО прекратило свое существование.
Всего украинские национальные части имели в строю около 2 тысяч человек при 8 пушках и 3 броневиках, объединенных в полки: Богдановский, Полуботковский, Гордиенковский, Казацкий, Сечевой, численностью от 200 до 500 бойцов и с десяток мелких отрядов.
Отряды Дыбенко и Усиевича вместе имели почти 4 тысячи бойцов, 2 бронепоезда и 10 пушек.
В 3 часа ночи 11 ноября бронепоезд Железнякова прогрохотал по мосту через Днепр. На станции Киев – товарный началась разгрузка эшелонов отряда Дыбенко. Роты матросов, каждая при бронеавтомобиле, пушке, трех пулеметах и трех грузовиках в ночной темноте сразу выдвинулись в город. Каждую роту вел один из членов киевского комитета партии. Отряд Усиевича разгружался на вокзале станции Киев – пассажирский.
Восемь рот отряда Дыбенко направились к основным учреждениям города: заводу «Арсенал», где размещался гарнизонный склад оружия, Киевской крепости, телеграфной и телефонной станциям, штабу КВО, Киевской думе, генеральному секретариату Центральной рады. К рассвету все объекты были заняты без выстрела.
12 рот отряда Усиевича направились к казармам украинских полков и попытались захватить их сонными. Два полка удалось разоружить после небольших перестрелок с караулами, однако Полуботковский, Сечевой и Казацкий полки успели объявить тревогу и занять оборону. Полки имени Грушевского, Шевченко, самокатный, автоброневой и другие, ранее подчинявшиеся КВО, заявили о нейтралитете.
К 12 часам дня к оборонявшимся в казармах полкам подтянули артиллерию и к концу дня сопротивление было подавлено. Большая часть руководства Центральной рады и уцелевшие в боях командиры национальных полков были арестованы. Национальные полки потеряли убитыми около 300 человек и около 500 ранеными. Отряды СНК потеряли около 100 человек убитыми и ранеными.
На заводах Арсенал, чугунолитейном Греттера, Демеевском сахарном, Графа, Унгермана и других формировались рабочие дружины Красной гвардии. Их численность планировалось довести до 3 тысяч человек. В воинские части бывшего КВО назначили комиссаров из числа киевских большевиков.
Из них же сформировали Киевский ВРК во главе с авторитетным украинским большевиком Георгием Пятаковым. Назначили выборы нового состава Киевского совета депутатов.
13 ноября в Киев из Харькова прибыл красногвардейский отряд Троцкого, численностью 3400 человек. Троцкий на заседании Киевского совета нового состава провозгласил Украинскую советскую автономную республику. Из Киева в города правобережной Украины, и в Новороссию, где все еще сохраняли власть приверженцы Рады, направились отряды матросов и красногвардейцев. К 19 ноября все советы губернских городов на всей территории, контролируемой русской армией, признали власть СНК. Серьезное сопротивление оказали только полки украинского национального корпуса генерала Скоропадского, сформированные на основе фронтовых частей, выведенных в тыл на переформирование, и пополненные за счет солдат и офицеров – украинцев. В Фастове, Бердичеве и Виннице отрядам Троцкого пришлось применить артиллерию. В других города до серьезных боев дело не дошло.
Троцкого Киевский совет назначил временно исполняющим обязанности председателя правительства автономной Украины до созыва всеукраинского съезда советов.
Отряд Дыбенко, как и было приказано Совнаркомом, направился в Минск устанавливать советскую власть в Белоруссии.