Неожиданное появление конницы, скрытой до этого высокой железнодорожной дамбой, со стороны Батайска ошеломило красных, и они бросились отходить, причем смяли находившиеся сзади части, пытавшиеся переменить направление для парирования удара, которые смешались и тоже отошли. После этого завязался бой, который продолжался еще 4 часа.
4-й Донской конный корпус под командой генерала Павлова (генерал Мамонтов уехал в Екатеринодар на Верховный казачий круг), развернувшись на линии Батайск – Сухая Балка, вступил в ожесточенный бой с противником в районе хутора Злодейского, который до 15 часов не давал перевеса ни той ни другой стороне. По советским источникам, красные произвели в этот день до девяти конных атак, но все они были отбиты. В 15 часов генерал Павлов ввел в бой свой резерв в тыл Батайской группе красных, и противник, не выдержав, стал всюду отходить, преследуемый нашими частями. Отступление скоро перешло в беспорядочное бегство. Красные бросали орудия, пулеметы, ящики со снарядами.
К Ольгинской части корпуса подошли в полной темноте и были встречены сильным ружейным и пулеметным огнем из окопов на окраине станицы. Здесь задержались части 11-й кавалерийской и 16-й и 33-й стрелковых дивизий. Остальные части Конной армии отошли в район Нахичевани. Оставив против Ольгинской одну бригаду, 4-й Донской корпус отошел на ночь в районе Злодейской, имея в виду продолжить утром успешно начатую операцию. За день боя было взято 9 орудий, 50 пулеметов, много снарядов и обозы, но корпус понес большие потери.
В 5 часов утра 7 (20) января генерал Сидорин отдал новую директиву об атаке, требуя от войск полного напряжения сил, дабы использовать блестящий успех накануне и отбросить противника за Дон.
Около 10 часов утра 4-й Донской Конный корпус завязал бой и, после артиллерийской подготовки, атаковал Ольгинскую. Бой 7 января закончился новым поражением Конной армии и 16-й стрелковой дивизии у Ольгинской, которую заняли донцы. После этой неудачи Буденный доложил по прямому проводу командующему фронтом Шорину о невозможности добиться успеха на Батайском направлении и предложил новый план атаки из района ст. Константиновской на юго-запад, ручаясь за успех. Командующий фронтом не согласился с предложенным Буденным планом и приказал снова перейти в наступление и во что бы то ни стало овладеть Батайском.
8 (21) января Конная армия, совместно с соседними дивизиями, вновь перешла в наступление на фронте Батайск – Ольгинская – Старочеркасская – Манычская. На правом фланге ю.-в. Ростова была брошена в бой 9-я стрелковая дивизия. В центре на Батайск – 12-я стрелковая дивизия, 3-я бригада которой переправилась через реку Койсуг и залегла в 2 верстах от Батайска, но контратакой добровольцев была отброшена и отошла.
По данным штаба армии, наступление красных 8 (21) января окончилось поражением их на всем фронте. В этот день части 3-го Донского корпуса выбили противника из станиц Маныческой и Старочеркасской, причем красные оставили восемь орудий, завязших в болоте. К северо-востоку от Батайска корниловцы и Кубано-Терский корпус генерала Агоева (заменившего раненого генерала Топоркова), сдержав наступление 33-й и 40-й дивизий, контратакой отбросили их и гнали к Нахичеванской переправе. Только сильный огонь многочисленной артиллерии с правого берега Дона, не позволивший казакам и добровольцам преследовать противника до самых переправ, спас Конную армию и пехоту красных от полного разгрома и уничтожения. Это новое поражение принудило командующего фронтом окончательно отказаться от попыток прорвать фронт на участке Батайск – Ольгинская, обострив отношения с Реввоенсоветом Командующего армией.
В боях 6, 7 и 8 января 4-й Донской конный корпус взял 10 орудий, 66 пулеметов и 1700 пленных, а по данным штаба генерала Деникина, всего взято 22 орудия и 120 пулеметов. По окончании этих боев, рассеявших миф о непобедимости конницы Буденного, 4-й Донской конный корпус был отведен в резерв в ст. Кагальницкую, а 3-й Донской корпус занял участок фронта от Нахичеванской переправы до ст. Манычской.
Потерпев неудачу у Батайска и Ольгинской, красное командование выработало новый план боевых операций. К этому времени 9-я и 10-я советские армии, отбросив 2-й и 1-й Донские корпуса, вышли на реку Маныч, и 12 (25) января главнокомандующий Каменев предложил следующий план.
8-я армия с передаваемыми ей из Конной армии двумя стрелковыми дивизиями должна сковать противника на своем фронте. Конная армия, усиленная конным корпусом Думенко и 21-й стрелковой дивизией из 9-й армии, перейдя в район Раздорская – Константиновская, должна прорвать фронт на нижнем Маныче и ударом на ст. Мечетинскую охватить с фланга и тыла войска противника, занимавшего фронт по Дону от устья Маныча до Азова. Командующий фронтом Шорин немного изменил этот план, приказав Думенко самостоятельно прорвать фронт на Маныче, в районе хутора Веселого, и действовать в направлении на Мечетинскую, а Буденному прорвать фронт в районе хутора М. Западенского и наступать на фронт Кагальницкая— Хомутовская. Изменение плана было вызвано неприязненными отношениями между Буденным и Думенко.