В районе Коростеня и Малина было взято в плен около 12 тысяч бойцов и командиров, более десяти орудий, много боеприпасов. Но главной добычей польских войск стал захват 52 паровозов и более 1500 вагонов, что позволило польскому командованию наладить перевозки для снабжения частей 2-й и 3-й армий.
Еще одним успехом польских войск стало взятие Житомира, губернского центра Волынской губернии. Удар на Житомир наносила 1-я пехотная бригада Легионов (полковник С. Домб-Бернацкий) из оперативной группы Рыдз-Смиглого. Бригада была посажена на 40 грузовых автомобилей с пулеметами и в ночь на 25 апреля начала продвижение к Житомиру, до которого было 80 км.
Чтобы скрытно подойти к Житомиру, автоколонну с 1-й пехотной бригадой Легионов направили не по шоссе Звягель — Житомир, а южнее, по параллельной дороге худшего качества, что затруднило движение колонны. Поэтому часть колонны двигалась на подводах. Вся 1-я пехотная бригада Легионов после полудня 25 апреля собралась за несколько часов возле деревни Вильск в 14 км от Житомира, где стоял 522-й стрелковый полк красных, который отступил. Правда, затем он дважды пытался атаковать, но был отбит
В районе Житомира находились 58-я СД (резерв 12-й советской армии) и 45-я стрелковая бригада из 15-й СД. Эти соединения насчитывали 2 тысячи бойцов, 19 орудий и 7 броневиков.
Поздно вечером полковник С. Домб-Бернацкий решил атаковать Житомир силами трех батальонов. В полночь два батальона начали обходной маневр, чтобы атаковать город с востока, а один батальон на рассвете подошел к Житомиру с севера. В 8 часов утра 26 апреля начался штурм города с двух сторон. К 11 часам утра Житомир был взят. Советские части спешно уходили по киевской дороге.
Утром того же дня (26 апреля) две роты 6-го полка бригады Легионов выдвинулись на восток и заняли местечко Коростышев (в 35 км восточнее Житомира), где находился мост через реку Тетерев.
58-я СД красных понесла больше потери. В трех ее полках (520, 521, 522-м) осталось всего по несколько десятков бойцов. Она потеряла половину артиллерии и большинство пулеметов. Были взяты в плен несколько сот человек, трофеями поляков стали 10 орудий, несколько десятков пулеметов, броневик, 12 автомобилей и на станции 280 вагонов с военными грузами*.
Захват Житомира оперативной группой Рыдз-Смиглого вынудил командование Юго-Западного фронта издать приказ об отходе на северном участке фронта к Днепру в район Киева, чтобы избежать окружения и разгрома.
Таким образом, всего за три дня наступления удалось занять главные узлы коммуникаций в тылу неприятеля. Фронт 12-й армии был дезорганизован, система руководства частями существенно нарушена, ее войска понесли большие потери. 12-я армия отступала.
На северном участке польская 9-я пехотная дивизия заняла Чернобыль и вышла к Днепру
С юга в тыл 12-й армии прорвалась 1-я кавалерийская дивизия генерала Яна Ромера (6 кавполков и 4 батареи конной артиллерии) — 3300 сабель, 67 пулеметов, 16 орудий*. Эта дивизия получила приказ взять важный железнодорожный узел Казатин (между Житомиром и Винницей) и удерживать его до подхода 15-й пехотной дивизии. Надо было стремительно овладеть железнодорожной станцией, чтобы захватить там паровозы и вагоны, которых польской армии сильно не хватало. Район Казатина обороняли 44-я СД и 1-я бригада сичевых стрельцов.
Полки 1-й кавалерийской дивизии 25 апреля в 4 часа утра перешли мост через реку Случь (правый приток Горыни) и двинулись на Казатин. Ей надо было пройти более 100 километров. Через три часа у деревни Прутовка польских кавалеристов остановили подразделения 17-й конной дивизии 12-й армии. После боя, который длился несколько часов, советские отряды отступили к северу.
Отдохнув, 1-я кавалерийская дивизия продолжала весь день марш на юго-восток по лесным дорогам. В 23 часа, пройдя 70 км, кавалеристы остановились на ночлег в деревне Рудня на реке Гнило-пять, в 17 км от реки Тетерев. 16-й полк дивизии из-за слабой тренировки лошадей потерял во время марша около четверти конного состава. 26 апреля на рассвете дивизия продолжила марш. В 13 часов дивизия без контакта с противником заняла местечко Белополье севернее Казатина. После отдыха в Белополье она двинулась на Казатин и вечером подошла к городу и станции, растянувшейся на несколько километров.
Генерал Ромер приказал атаковать город еще до темноты, а в самом городе спешиться и атаковать товарную станцию в пешем строю. Один полк атаковал пассажирскую станцию. Чтобы к осажденным не пришла помощь по железной дороге, саперы взорвали рельсы на путях из Киева, Бердичева и Винницы.