Соединения 13-й армии 3 января заняли Новоград-Волынский, а 40-й армии 4 января освободили Белую Церковь. В тот же день командующий 1-м Украинским фронтом приказал генералу Катукову передать позиции в районе Казатина подошедшим соединениям 38-й армии и к исходу дня выйти в район юго-западнее Погребищенского. С утра 5 января требовалось перейти в наступление, во взаимодействии с главными силами 38-й армии разгромить противника и к вечеру овладеть рубежом Липовец, Ильинцы, находясь в готовности к развитию наступления на Умань.

Наступление войск 1-й танковой армии и 38-й армии началось в 11 часов утра 5 января. Истребительная авиация фронта из-за медленного перебазирования аэродромов не могла прикрыть наземные войска. В силу этого корпуса вынуждены были наступать главным образом ночью. Несмотря на это, к исходу дня 6 января войска 1-й танковой армии разгромили противостоявшего противника, получив возможность развивать наступление на Умань. Части 11-го гвардейского танкового корпуса заняли Липовец, а 8-й гвардейский механизированный овладел рубежом Ильинцы, Дашев.

К этому времени командующему 1-м Украинским фронтом стало известно, что в районах Винницы и Жмеринки противник начал сосредоточивать крупные силы для нанесения удара во фланг и в тыл 1-й танковой и 38-й армий. Генерал армии Ватутин решил повернуть обе армии на запад, силами 1-й танковой армии нанести удар на Винницу, а 38-й армии – на Жмеринку и сорвать замысел врага.

7 января войска 1-й танковой армии совершили поворот и к исходу дня уже наступали на Жмеринку с задачей главными силами к исходу 8 января выйти к Южному Бугу на рубеже Селище, Могилевка, Ворошиловка, Тывров и захватить переправы. Это позволяло перерезать коммуникации 8-й и 6-й армий противника. На правом фланге 1-й танковой армии двигался 11-й гвардейский танковый корпус генерала А.Л. Гетмана, а на левом – 8-й гвардейский механизированный корпус генерал-майора танковых войск И.Ф. Дремова, сменившего С.М. Кривошеина. В качестве передовых отрядов действовали 1-я и 40-я гвардейские танковые бригады. Силы армии были истощены предшествовавшими боями. В некоторых бригадах имелось не более полутора десятков танков.

Части 1-й гвардейской танковой бригады (17 танков и САУ с десантом мотопехоты), обходя опорные пункты врага, вышли к плотине у Сутиски и захватили ее. После этого рано утром 10 января бригада внезапной атакой овладела Жуковцами и, развивая успех, стремительно ворвалась в Жмеринку с юга. Противник, бросая технику, обратился в бегство. Но уже на следующее утро он пришел в себя и яростно атаковал 1-ю гвардейскую танковую бригаду. Она, не имея связи со штабом 11-го гвардейского танкового корпуса, стала отходить к Сутиске, а после восстановления связи получила приказ отойти к Ильинцам.

Части 40-й гвардейской танковой бригады (17 танков с десантом мотопехоты) полковника Н.Г. Веденичева, наступавшей на Жмеринку через Гнивань, втянулись в тяжелые бои с подразделениями 101-й горнострелковой дивизии противника. Хотя бригаде и удалось захватить железнодорожный мост через Южный Буг, переправиться на левый берег она не смогла: враг успел подтянуть к мосту танки и артиллерию.

10 января 1-я танковая армия главными силами вышла на рубеж Гуменное, Барышевка, Сутиски, Тывров в готовности развить успех передовых отрядов и овладеть Жмеринкой. Однако обстановка сложилась так, что пришлось от наступления перейти к обороне и отражать удары врага.

Решение на поворот 38-й и 1-й танковой армий на Винницу и Жмеринку было принято с опозданием. Противник успел сосредоточить в районе Винницы крупную группировку войск. Из Италии прибыла 19-я танковая, из Югославии – 371-я пехотная, из-под Ленинграда – 1-я и 254-я пехотные дивизии, а с юга – 4-я и 101-я горнопехотные дивизии. Восточнее Винницы были сосредоточены 16-я танковая, 1-я и 254-я пехотные и 4-я горнопехотная дивизии. Они в 10 часов 10 января при поддержке массированных ударов авиации перешли в наступление, сломили сопротивление ослабленных 100-й и 241-й стрелковых дивизий 38-й армии и к исходу дня овладели Михайловкой, Счастливой и Лозоватой. Противник намеревался ударом во фланг и в тыл 1-й танковой армии отрезать ее от остальных сил фронта и разгромить. В этой обстановке генерал Катуков приказал корпусам закрепиться на достигнутых рубежах в готовности к отражению ударов. Для прикрытия правого фланга армии в район Липовца он выдвинул из своего резерва 64-ю гвардейскую танковую бригаду полковника А.X. Бабаджаняна. Во второй половине дня, когда несколько вырисовался масштаб удара врага, генерал Катуков потребовал от командира 8-го гвардейского механизированного корпуса форсированным маршем выдвинуть в район Ободное 19-ю и 21-ю гвардейские механизированные бригады. 11-му гвардейскому танковому корпусу было приказано срочно вывести из боя за Гнивань 40-ю гвардейскую танковую бригаду и сосредоточить ее вблизи Ободное. Эти силами намечалось остановить противника, а затем разгромить его и восстановить положение.

К исходу дня 10 января механизированные бригады в назначенных районах перешли к обороне и приостановили продвижение врага в восточном направлении. Тогда противник нанес удар в южном направлении и 11 января захватил Ободное. В этот же день из района Жмеринки перешла в наступление 371-я пехотная дивизия и стала теснить 20-ю гвардейскую механизированную и 1-ю гвардейскую танковую бригады. Одновременно противник атаковал позиции 45-й гвардейской танковой бригады в районе Ярышевки.

В сложившейся обстановке генерал Катуков решил отвести главные силы корпусов на рубеж р. Воронка. 27-й гвардейской мотострелковой бригаде было приказано удерживать занимаемые позиции, а 45-й гвардейской танковой бригаде – отойти в Вороновицу и там перейти к обороне. 20-й гвардейской механизированной бригаде предписывалось взорвать переправы через Южный Буг, отойти и занять прочную оборону у Вороновицы. 1-я гвардейская танковая бригада, передав имевшиеся у нее 5 танков 20-й гвардейской механизированной бригаде, была выведена из боя.

Чтобы выиграть время и дать возможность корпусам отойти на новый рубеж, в ночь на 12 января 64-я гвардейская танковая бригада нанесла удар по врагу, отбросила его от Липовца и после ожесточенного боя овладела Лозоватой. Однако, прежде чем 45-я гвардейская танковая бригада сумела отойти к Вороновице, вражеские части вышли на тылы 11-го гвардейского танкового корпуса.

В связи с захватом противником Вороновицы генерал Катуков приказал 11-му гвардейскому танковому корпусу отойти на восток, обходя местечко с юга. 20-й гвардейской механизированной бригаде ставилась задача прочной обороной в районе Кордышевки обеспечить отход танкового корпуса. К исходу 13 января танковый корпус отошел на восток и совместно с 8-м гвардейским механизированным корпусом перешел к обороне по р. Соб. 20-я гвардейская механизированная бригада в течение 13 января вела тяжелые оборонительные бои. В ночь на 14 января она стремительным ударом вырвалась из окружения.

По решению Ставки ВГК войска 1-го Украинского фронта 15 января перешли к обороне. Соединения 1-й танковой армии, отойдя за р. Соб и перейдя к обороне, отражали непрерывные удары превосходящих сил врага. 29 января соединения 38-й армии и 8-й гвардейский механизированный корпус оставили липовецкий выступ и совместно с войсками 2-й танковой армии закрепились на рубеже Константиновка, Богдановка, Оратов. В ночь на 31 января, после того как все попытки врага прорваться на восток были отражены, 1-ю танковую армию вывели в резерв фронта.