При подготовке операции соединения армии были пополнены личным составом за счет выздоравливающих легкораненых, а также контингентов, призванных в освобожденных районах. В полках интенсивно проводились занятия по сколачиванию рот, батальонов. Непосредственно на местности отрабатывались вопросы организации наступления и атаки, взаимодействия между стрелковыми подразделениями и средствами усиления — танковыми, артиллерийскими и инженерными.
Делалось все возможное для подвоза необходимого количества боеприпасов и горючего. Большую помощь в этом оказывало нам местное население, на быках и лошадях доставлявшее снаряды и мины непосредственно в позиционные районы артиллерии. В ряде мест через заполненные водой балки пришлось организовать подачу снарядов на позиции по цепочке воинов. Все это дало возможность довести запас боеприпасов до одного боекомплекта.
В установленное время пехота мелкими группами выходила на позиции для атаки; танки непосредственной поддержки пехоты занимали исходные позиции, а артиллерия — огневые позиции там, где боеприпасы были выложены на грунт для проведения артподготовки; саперы подготавливались для проделывания проходов в минных полях и сопровождения пехоты и танков в ходе атаки и наступления. Командиры и штабы имели подготовленные КП и НП. Таким образом, преодолев все трудности, войска ударной группировки армии к исходу 19 ноября были готовы к наступлению.
20 ноября в 9 часов 15 минут после продолжительной артподготовки и ударов авиации пехота и танки 95-й гвардейской стрелковой дивизии полковника А. И. Олейникова. 97-й — генерала И. И. Анциферова, 110-й — полковника М. И. Огородова, 214-й стрелковой дивизии полковника Г. Н. Жукова и 6-й гвардейской воздушно-десантной генерал-майора М. Н. Смирнова, танкисты 57-го и 139-го танковых полков дружно атаковали передний край обороны противника. Даже теперь, спустя более тридцати лет, вспоминая эту атаку, трудно рассказать, как наши танки и пехота в условиях непогоды, непролазной грязи, слякоти, показав исключительную напористость, высокий боевой дух, стремительно бросились на врага. По правде говоря, хотя в ходе подготовки операции мы сделали все возможное и невозможное для того, чтобы обеспечить успех атаки, червячок сомнения иногда закрадывался в наши сердца: пройдут ли танки, артиллерия. Уж очень плохая была погода. Мы с облегчением вздохнули, когда наши доблестные гвардейцы ворвались в траншеи противника. Сколько мужества, беспредельной храбрости было проявлено в этих невероятно трудных условиях!
В связи с обозначившимся успехом с 24 часов этого же дня армии был переподчинен 8-й механизированный корпус. Директивой командующего фронтом корпусу была поставлена следующая задача: с утра 21 ноября войти в прорыв на участие Зыбкое, Петрозагорье и, развивая наступление в направлении Недогарки, Протопоповки, в обход Александрии с севера, к исходу 21 ноября овладеть районом Новоалександровка, Користовка, Александрия. На 22 ноября корпусу ставилась задача овладеть районом и железнодорожным узлом Знаменка. Этой же директивой фронта армии указывалось энергичнее развивать наступление в общем направлении на Павлыш, с разворотом удара левым флангом на Александрию, введя здесь все резервные дивизии[33].
Немецко-фашистское командование понимало, что начавшаяся операция может привести к потере Александрии и Знаменки и разгрому дивизий, оборонявших подступы к ним. Поэтому оно уже 20 ноября начало перебрасывать из района Кривого Рога 11-ю и 14-ю танковые дивизии. Была возвращена и 6-я танковая дивизия, которая находилась на пути в Германию для переформирования[34].
Утром 21 ноября бои по всему фронту армии возобновились с новой силой. Решительно взламывая оборону врага, уничтожая и подавляя огнем, штыком и гранатой его сопротивление, соединения армии не прекращали наступление пи днем, ни ночью. За трое суток напряженных боев была в основном выполнена ближайшая задача: войска вышли на рубеж Павлыш, Косовка, Громоклей, Новосветополь. С этого рубежа после небольшой перегруппировки, которая была проведена в ходе боевых действий, с утра 24 ноября наступление продолжалось в общем направлении на Знаменку.
Преодолевая сопротивление противника в опорных пунктах и отражая его контратаки, войска армии в начале декабря овладели: 110-я дивизия — Янивом, 214-я — Диковкой; 8-й мех корпус, 95-я и 97-я дивизии вели наступление на разъезд Диковка; 13-я дивизия захватила Протопоповку; 111-я и 9-я воздушно-десантная дивизии выбили противника из восточной части Александрии и готовились к форсированию реки Ингулец.