7–10 марта передовыми частями они достигли рубежа Тернополь — Проскуров и перерезали важную для всего южного крыла германских войск железнодорожную коммуникацию Львов—Одесса. Между 4-й и 1-й танковыми армиями был вбит глубокий клин. Кантемировцы и части 15-го стрелкового корпуса ворвались в Тернополь, прошли его насквозь и достигли южной окраины города. Но в этот момент с юга начали подходить передовые части 7-й танковой дивизии противника и с ходу вступать в бой.

Войска Гречко 9 марта взяли Староконстантинов. 18-я армия к исходу 10 марта продвинулась до 30 км и завязала бои за Хмельник. На следующий день, обходя главными силами с юга Винницу, перешла в наступление армия Москаленко, имевшая в своем составе 11 стрелковых дивизий и 10 артиллерийских полков против трех пехотных дивизий противника. 13-я армия, обороняясь главными силами на участке севернее Луцка, левым флангом, взаимодействуя с 60-й армией, успешно продвигалась на Броды.

К этому времени Манштейн на новом оборонительном рубеже сосредоточил 9 танковых и 6 пехотных дивизий. С 7 марта немцы предприняли многочисленные контратаки. 3-й танковый корпус Брайта нанес контрудар от Проскурова на северо-запад, 48-й танковый корпус генерала Балька — на восток от Тернополя. Советские части после двухдневных боев оставили Тернополь и закрепились северо-восточнее города. Но армии Рыбалко и Баданова не только удержали железнодорожную магистраль, но и потеснили противника к югу. Однако дальше продвинуться не смогли, к тому же у танкистов оставался только неприкосновенный запас горючего, основная масса артиллерии отстала. Тяжелое ранение получил командующий 4-й танковой армией генерал Баданов, на его место был назначен генерал Лелюшенко. Бои приобрели характер артиллерийских дуэлей без продвижения вперед.

В этой обстановке 10 марта Жуков предложил Ставке сделать передышку.

Одновременно с 1-м Украинским фронтом войска Конева проводили Умано-Ботошанскую наступательную операцию. Переброска командованием группы армий «Юг» танковых соединений от Умани на свое левое крыло облегчало задачу.

К началу марта в состав 2-го Украинского фронта входили 4, 5 и 7-я гвардейские, 27, 40, 52, 53-я общевойсковые, 2, 6 и 5-я гвардейская танковые, 5-я воздушная армии, 5-й гвардейский кавалерийский, 7-й и 8-й механизированные корпуса. Всего на фронте имелось 56 стрелковых, 3 кавалерийские дивизии, 6 танковых и 3 механизированных корпуса, 2 танковые бригады, 4 танковых полка и 4 самоходно-артиллерийских полка — 630 000 человек, 8800 орудий и минометов, 670 танков и САУ, 551 самолет. В частях ощущался значительный некомплект в личном составе, вооружении и боевой технике. Например, в трех танковых армиях насчитывалось 464 танка и 116 самоходных установок. Зато в инженерном отношении «армии обеспечивались щедро, как никогда» — до семи саперных рот на 1 км фронта.

Перед фронтом оборонялись войска 8-й армии, часть сил 6-й армии и 1-я пехотная дивизия из армии Хубе — всего 9 пехотных, 4 танковые, 2 моторизованные дивизии, корпусная группа «А», 3 танковых батальона и 6 бригад штурмовых орудий, насчитывавшие 400 000 человек, 3540 орудий и минометов, до 250 танков и штурмовых орудий, 500 самолетов.

Большая часть немецких войск, не оправившихся еще после корсунь-шевченковского поражения, находилась в первом эшелоне, 11-я и 14-я танковые дивизии и 506-й тяжелый танковый батальон были выведены в резерв. По поводу их укомплектованности красноречиво говорит риторический вопрос Манштейна: «Как можно было наносить эффективные Контрудары, если, например, во всем танковом корпусе насчитывалось всего 24 исправных танка?»

Сильно пересеченная местность, большое количество мелких и крупных рек, оврагов и балок благоприятствовали организации обороны.

2-й Украинский фронт должен был прорвать ее на двух участках, нанося главный удар в направлении на Умань силами 27, 52 и 4-й гвардейской общевойсковых (21 дивизия) и 6, 2 и 5-й гвардейских танковых армий. Две армии, примыкавшие к участку главного удара — 40-я и 53-я, — получили задачу создать на этих флангах группировки в составе пяти стрелковых дивизий каждая и, используя прорыв на главном направлении, нанести удары в целях обеспечения главной группировки фронта слева и справа и расширения полосы прорыва. На удалении 150 км от главного направления наносился вспомогательный удар на Новоукраинку смежными флангами 5-й и 7-й гвардейских армий. Общая задача: разгромить уманскую группировку немцев и выйти к Днестру, прижав противника к Карпатам.

7-й и 8-й механизированный корпуса были выведены на укомплектование и в операции участия не принимали.

Имея главной целью разгром 8-й немецкой армии, войска фронта одновременно отрезали пути отхода на юг 1-й танковой армии противника и содействовали 1-му Украинскому фронту в ее разгроме, а вспомогательным ударом оказывали помощь фронту Малиновского, наступавшему против 6-й немецкой армии.

4 марта по всему фронту была проведена разведка боем.

Ударная группировка перешла в наступление 5 марта. Авиация из-за густого тумана не действовала. После артиллерийской подготовки в 7.50 в атаку пошли пехота и танки. В первом эшелоне вместе со стрелковыми соединениями двигались и передовые части 2-й и 5-й гвардейской танковых армий.

Наступление, начавшееся в ненастную погоду и распутицу, было неожиданным для противника, что обеспечило быстрый взлом его обороны.

После прорыва первой позиции на глубине до 1,5 км от переднего Края обороны для наращивания силы удара и развития успеха Конев в первый же день ввел в сражение главные силы 2-й танковой армии (3-й и 16-й танковые корпуса) и 5-й гвардейской танковой армии (18, 20, 29-й танковые корпуса). Затем началось выдвижение и 6-й танковой армии (5-й гвардейский танковый и 5-й механизированный корпуса).

Танковая армия генерала Богданова уже к исходу дня вышла к реке Горный Тикич, продвинувшись на 14–16 км; к ночи на этот рубеж вышла пехота 27-й армии.

За ночь инженерно-саперные части при помощи войск оборудовали переправы. По ним переправились соединения 2-й танковой армии — 331 танк и САУ — и развили наступление на Умань, переместившись в полосу 52-й армии. Советские танки, появившиеся в тылу противника, вынудили его начать отход в полосе армии генерала Коротеева. В целях развития успеха армии Трофименко в ее полосе была введена 6-я танковая армия, имевшая 121 танк и 32 самоходки.

Несколько меньшим был результат в полосе 4-й гвардейской армии, где действовала танковая армия Ротмистрова — 196 боевых машин. Однако и они к 6 марта завершили прорыв тактической обороны, вышли к реке Горный Тикич и на следующий день форсировали ее передовыми частями.

8 марта, когда оперативная оборона была расшатана, перешли в наступление 5-я и 7-я гвардейские армии. Они успешно прорвали оборону и начали развивать наступление через Новоукраиновку на Первомайск.

С утра 9 марта улучшилась погода, что позволило 5-й воздушной армии нанести ряд ударов по войскам противника и содействовать наземным войскам в продвижении вперед.

Немцы откатывались на запад, советские войска приступили к преследованию. За шесть дней в весеннюю распутицу они продвинулись на глубину около 70 км.