Такое решение И. С. Конева вытекало из сложившейся обстановки, и его выполнение обеспечило успех всей операции.
Рано утром 6 января соединения армии возобновили наступление, обходя Кировоград с севера. Противник с целью локализации прорыва перебросил на наше направление свои резервы и провел из района Густой Гай, Марьевка, Зеленый Гай сильные контратаки пехотой и танками, особенно по нашему левому флангу.
Соединения 32-го и 33-го гвардейских стрелковых корпусов вместе с артиллерией, танками НПП успешно отбивали контратаки врага и упорно продвигались вперед.
Мне хочется особо отметить мужество и отвагу воинов 289-го гвардейского стрелкового полка под командованием гвардии майора Ю. А. Науменко, 294-го гвардейского стрелкового полка гвардии подполковника А. Д. Харитонова, 287-го стрелкового полка подполковника Ф. М. Заярного, зенитчиков 29-й зенитно-артиллерийской дивизии полковника М. А. Вялова, 39-го гвардейского стрелкового полка, которым командовал гвардии подполковник А. К. Шур.
К исходу второго дня операции армия расширила прорыв по фронту до 70 км и продвинулась в глубину обороны противника до 30 км.
В это время корпуса 5-й гвардейской танковой армии с ходу преодолели второй оборонительный рубеж врага по реке Аджамка и продолжали успешно продвигаться к Кировограду. Во второй половине дня 6 января 29-й танковый корпус вышел к юго-восточной окраине города. Вслед за танками в южную часть города ворвались подразделения 9-й гвардейской воздушно-десантной дивизии. Части 33-го гвардейского стрелкового корпуса, отразив все контратаки, выбили противника из нескольких населенных пунктов вблизи Кировограда и также ворвались в город.
Всю ночь на 7 января шли ожесточенные бои за Кировоград. Город горел. Фашистские захватчики лихорадочно вывозили из города ценное промышленное оборудование, взрывали жилые дома, здания промышленных предприятий.
Под утро 7-й и 8-й механизированные корпуса и части 5-й гвардейской армии, развивая наступление на Грузное, перерезали железную и шоссейную дороги Кировоград — Новоукраинка в районе разъезда Лелековка, а передовые части 18-го танкового корпуса к этому времени вышли в район Новопавловки и перерезали дорогу Кировоград — Ровное. Таким образом, противник в Кировограде был окружен.
В ночь на 8 января начался штурм города. На улицах города отважно сражались солдаты 6-й и 9-й гвардейских воздушно-десантных дивизий. Активную помощь советским воинам оказывали местные жители, которые в качестве проводников выводили наши части на пути отхода гитлеровских войск.
К 10 часам утра 8 января 1944 года совместными усилиями воинов 5-й, 7-й гвардейских армий и 5-й гвардейской танковой армии город Кировоград был освобожден. Столица нашей Родины — город Москва громом двадцати артиллерийских залпов из 224 орудий возвестила о новой победе советских войск на Правобережной Украине. На боевых знаменах многих полков и дивизий, отличившихся в боях за город, золотом засияли почетное наименование «Кировоградские» и боевые ордена.
После освобождения Кировограда начались бои по уничтожению окруженных северо-западнее города частей 10-й моторизованной, 11-й, 14-й танковых и 370-й пехотной дивизий. Пытаясь во что бы то ни стало вырваться из окружения, противник нащупал разрыв между частями 13-й гвардейской стрелковой дивизии и начал выходить из котла. Начальник штаба дивизии полковник Т. В. Вельский бросил на этот участок учебный батальон капитана А. К. Чванкина, 4-й истребительно-противотанковый артиллерийский дивизион гвардии майора И. Г. Розанова и комендантскую роту капитана Н. Ф. Бирюкова. Подразделении, руководимые этими мужественными офицерами, остановили гитлеровцев.
Только часть окруженной группировки сумела вырваться через Обозновку и уйти в северо-западном направлении.
Фашистское командование хотело вернуть Кировоград, Подтянув в этот район танковую дивизию «Великая Германия», собрав остатки разбитых пехотных дивизий, противник беспрерывно контратаковал наши соединения. Особенно тяжело пришлось в течение 10 и 11 января 9-й гвардейской воздушно-десантной, 95, 97 и 110-й гвардейским стрелковым дивизиям. Однако все контратаки противника были отбиты.