Первоначально высадка воздушного десанта была намечена на 21 сентября. Однако из-за трудностей с железнодорожным сообщением на только что освобожденных территориях сосредоточить воздушно-десантные бригады в районе Богодуховского аэроузла к намеченному сроку не удалось. Готовность к выброске была достигнута, когда плацдармы уже были захвачены наземными войсками. Сообразно изменившейся обстановке была спланирована выброска 3-й и 5-й воздушно-десантных бригад в районах: Пии, Грушево, Потапцы и Тростинец, Литвинец, Копани (в 10–20 км к западу от линии Днепра) с задачей не допустить подхода частей противника к букринской излучине Днепра с запада и юго-запада. Всего в намеченных к высадке бригадах насчитывалось 6600 человек.

Высадка началась в ночь на 24 сентября. Слабая техническая подготовка десанта привела к тому, что десанты выбрасывались в очень широком по размерам районе. Причем часть из них оказалась выброшена на боевые порядки своих войск, часть прямо в Днепр, а некоторые подразделения — даже на его левый берег. Два самолета высадили десантников в глубоком тылу противника. Кроме того, пилоты транспортных самолетов, ссылаясь на сильный огонь зенитной артиллерии, осуществляли выброску с высоты порядка 2000 м вместо 600–700 м по нормативам. Это также способствовало рассеиванию десантников на большой площади. Из-за проблем со снабжением горючим и нехватки автозаправщиков транспортные машины совершили около 300 самолето-вылетов вместо 500 запланированных. В итоге к утру 25 сентября из состава обеих бригад было выброшено 4600 парашютистов (в том числе около 200 — над своей территорией). Сбор групп был затруднен ошибками в распределении радиостанций между самолетами. Более того, были потеряны все четыре мощные радиостанции оперативной группы штаба корпуса, а также радиокоды к ним. Из-за этого связь между штабом фронта и десантом отсутствовала. Дальнейшая высадка десанта и доставка снабжения высаженным войскам была прекращена. Оставшиеся не введенными в бой полторы воздушно-десантные бригады были выведены в резерв Ставки.

Основная масса десантников, высадившаяся в назначенных районах, неожиданно для себя оказалась в центре расположения немецких войск. Штаб фронта ошибочно считал, что в намеченных для высадки районах войск противника нет. В действительности здесь уже были части 19-й танковой дивизии, а в день высадки подходили части 10-й моторизованной, 112-й и 255-й пехотных дивизий противника. Разрозненные группы десантников понесли значительные потери и не смогли выполнить возложенные на десант задачи. Тем не менее немецкие историки признают, что «высадка десанта нарушила создание упорядоченной линии обороны, соответствующим образом приспособленной к изгибу реки»[97]. Немецким частям пришлось занимать линию высот к востоку от Великого и Малого Букрина.

Наиболее крупные группы десантников собрались в районе Каневского леса (600 человек) и у села Черныши (200 человек), еще четыре группы общей численностью до 300 человек действовали в районе Яблонова. Связь десанта со штабом фронта удалось установить только 6 октября. Десантникам была поставлена новая задача — перейти к диверсионной деятельности и заняться дезорганизацией тыла противника. С 8 по 11 октября оперативной группой командования ВДВ была организована доставка десантникам продовольствия и боеприпасов по воздуху. Тем временем противник усилил нажим на районы базирования десанта, атаковал их с использованием танков. Это заставило уцелевшие подразделения десантников совершить 50-километровый марш на восток, перейдя в Черкасский лес и объединившись с партизанами. Здесь собрались около 1000 человек из состава высадившихся подразделений под общим руководством командира 5-й воздушно-десантной бригады подполковника П. М. Сидорчука.

Несмотря на неудачу с высадкой воздушного десанта, войскам Воронежского фронта удалось закрепиться на Букринском плацдарме в излучине Днепра. На левый берег реки переправлялись легкие самоходные установки СУ-76, однако для эффективного противодействия танкам противника этого было недостаточно. С 25 сентября на плацдарм начали прибывать части 40-й армии. 27 сентября было принято решение ввести в бой на плацдарме 27-ю армию под командованием генерал-лейтенанта С. Г. Трофименко. Войска армии переправлялись медленно и также почти без артиллерии. Приходилось по несколько раз в сутки восстанавливать поврежденные авианалетами и артобстрелом мосты. Переправившиеся части сразу вводились в бой. 30 сентября плацдарм в букринской излучине имел всего по фронту лишь 11 километров и в глубину 6 километров.

Для переброски на западный берег реки тяжелых грузов, в первую очередь танков Т-34, а также четкого и бесперебойного снабжения собранной на плацдарме группировки требовалась постройка постоянно действующих переправ через Днепр. Строительство было сопряжено с большими трудностями. Так, для постройки низководного деревянного моста для 3-й гвардейской танковой армии под грузы до 30 тонн длиной 535 м требовалось забить около 800 свай. Противник препятствовал постройке авиаударами и прицельным артиллерийским огнем. Конструкции моста неоднократно повреждались. Завершилась постройка моста только к 14 октября 1943 г.

Войска Степного фронта так же, как и войска левого крыла Воронежского фронта, в первой половине сентября имели незначительное продвижение. С началом отхода противника к Днепру командующий Степным фронтом И. С. Конев решает завершить разгром отходившей на Кременчуг и Днепродзержинск группировки противника, форсировать с ходу Днепр и в период с 24 по 28 сентября овладеть плацдармом на правом берегу реки. Войска фронта должны были форсировать Днепр на фронте 130 км. В своих воспоминаниях И. С. Конев отмечал: «Отдавая приказ о форсировании Днепра с помощью подручных средств, я предоставил командирам дивизий широкую инициативу в выборе наиболее выгодных для переправы участков, не считаясь с разграничительными линиями»[98].

Из резерва Ставки Степному фронту была передана 37-я армия, которой командовал генерал-лейтенант М. Н. Шарохин. Она высвободилась ввиду успешных действий Красной армии на Таманском полуострове. Соединения армии были достаточно хорошо укомплектованы и насчитывали в своем составе 7,5–8 тыс. человек. Общая численность армии составляла около 53 тыс. человек[99].

Командующий Степным фронтом И. С. Конев позднее вспоминал: «Ввод свежей, хорошо укомплектованной 37-й армии имел большое оперативное значение. Я рассчитывал на успех не только при форсировании Днепра, но и при развитии наступления на правом берегу»[100].