По оценке советского командования [87] , массированный, сильный и точный артогонь, который продолжался 2 часа 40 минут, полностью парализовал оборону немцев на глубину до 6 км. Оборонительные сооружения противника (блиндажи, окопы, огневые позиции, минные поля, проволочные заграждения) оказались разрушенными, его личный состав и артиллерия (в особенности противотанковая) были частично уничтожены, а частично настолько подавлены, что потеряли способность к организованному сопротивлению. Например, по опорному пункту в деревне Дудино, который обстреливали две бригады тяжелых гвардейских минометов вместе со ствольной артиллерией, было выпущено почти 12 тыс. снарядов калибром от 152 мм и выше, из них более 40 процентов реактивных, в результате чего оказалось уничтожено 10 дерево-земляных огневых точек, 66 блиндажей, 13 орудий, убито и ранено более 200 немецких солдат и офицеров. Передний край неприятельской обороны оказался буквально поднят в воздух. Вследствие этого советские войска в первую половину дня имели ничтожные потери.
По свидетельству маршала Баграмяна [88] , артподготовка оказалась успешной, пехота противника понесла тяжелые потери (впоследствии пленные показали, что части первого эшелона 211-й и 293-й немецких пехотных дивизий 53-го ак потеряли более половины своего личного состава), большинство оборонительных сооружений – дзотов, блиндажей, бронеколпаков, пулеметных площадок – было разрушено, взорваны минные поля, нарушены хода сообщения, полностью уничтожена противотанковая артиллерия на первой позиции, разбиты артиллерийские и минометные батареи (из 25 разведанных артиллерийских батарей, по которым велся огонь, 13 уничтожены полностью, а 12 выведены из строя в связи с повреждениями орудий и материальной части). По мнению Ивана Баграмяна, столь высокая эффективность огня во многом объяснялась тем, что перед артиллерией были хорошо разведанные цели, заранее распределенные между артиллерийскими частями. С другой стороны, для противодействия артиллерийскому огню такой силы инженерная подготовка оборонительных позиций германских войск оказалась явно недостаточной, что объяснялось недооценкой противника и отсутствием строительного сырья и материалов в необходимом количестве.
Ближе ко времени завершения артподготовки – за 15 минут до начала атаки наземных войск – 65 пикирующих бомбардировщиков типа Пе-2 и 80 штурмовиков Ил-2 из состава 1-й ВА нанесли бомбоштурмовые удары по артиллерийским позициям, огневым точкам и узлам сопротивления главной полосы немецкой обороны, а также сбросили 24 фосфорные бомбы, поставив над передним краем дымовую завесу, которая продержалась около 30 минут [89] . Под прикрытием дымовой завесы в 6 часов 5 минут пехота и танки прорыва перешли в атаку, следуя за огневым валом, который, постепенно продвигаясь вперед, прокладывал им путь в глубину обороны противника. При этом впервые в крупных наступательных операциях Красной армии был применен ложный перенос огня в глубину. По совету маршала Жукова атака ударных соединений 11-й гв. А началась не после артподготовки, а по ходу ее проведения, в момент усиления темпа и мощности огня, чтобы противник не смог определить время перехода советских войск в атаку и не успел организовать свои силы для ее отражения [90] . Согласно последующим свидетельствам [91] , показания пленных подтвердили, что метод проведения артподготовки, принятый в данном наступлении (усиление темпа огня при броске пехоты в атаку и при захвате переднего края обороны), обеспечил полную внезапность. Немецкая пехота, привыкшая к тому, что броску неприятеля в атаку предшествовал наибольший темп огня, а потом перенос его в глубину, вновь ожидала шаблонного переноса огня по глубине, отсиживалась в укрытиях и пропустила начало атаки, благодаря чему советская пехота очень быстро захватила передний край.
В связи с тем, что прорыв обороны противника был организован на узком участке, стрелковые корпуса, действовавшие на направлении главного удара, построили свои боевые порядки двумя и даже тремя эшелонами. Так, 8-й гв. ск, наступавший на фронте около 4,5 км, в первом эшелоне развернул две стрелковые дивизии и во втором – одну, так что на каждую дивизию первого эшелона приходилось немногим более 2 км участка прорыва. 36-й гв. ск, также действовавший на фронте около 4,5 км, построил свой боевой порядок в три эшелона – в каждом по одной стрелковой дивизии.16-й гв. ск развернул в первом эшелоне три дивизии, но эти три соединения получили фронт около 7 км, поэтому каждая дивизия имела участок шириной всего около 2 км.
Дивизии первого эшелона (кроме фланговых) построили все свои полки в одну линию, а сами полки – в три эшелона. Такое построение войск обеспечивало наращивание усилий по ходу наступления. Все отдельные танковые полки и самоходно-артиллерийский полк, а также небольшие подразделения из состава отдельных танковых бригад были приданы стрелковым дивизиям для непосредственной поддержки пехоты. Танковые бригады с десантом пехоты на броне следовали в качестве передовых отрядов стрелковых корпусов.
При построении боевого порядка 11-й гв. А предполагалось, что каждый отдельный эшелон будет самостоятельно преодолевать одну линию неприятельских траншей. Однако благодаря непрерывной огневой поддержке артиллерии стрелковые батальоны первого эшелона уже к 7 часам полностью прорвали первую линию траншей, а к 8.30 часам овладели всей первой позицией главной полосы обороны немецкого 53-го ак – тремя линиями траншей противника на фронте Глинная – Жуково [92] .
После этого командование 11-й гв. А решило ввести в бой вторые и третьи эшелоны стрелковых полков первого эшелона и передовые отряды – танковые бригады, которые получили задачу не позволить противнику закрепиться на промежуточном рубеже по реке Фомина [93] . С занятого рубежа в бой были введены танки 10, 29, 43 и 213-й отдельных гвардейских танковых бригад. Для наращивания силы удара в 8 часов 30 минут в прорыв была введена 1-я гв. сд, которая развернулась из-за левого фланга 31-й гв. сд. К 10 часам был взят опорный пункт в Дудино, а также основные узлы сопротивления в районах Глинная – Серая – Белый Верх – Перестряж – Жуково и ряд укрепленных высот, господствовавших над местностью, на которые опиралась первая позиция главной полосы обороны немцев (высотой 226,3 овладел 97-й гв. сп 31-й гв. сд под командованием гвардии майора Алексея Анисимовича Булахова). К 12 часам соединения 8-го гвардейского корпуса, которым командовал генерал Петр Малышев, преодолели вторую позицию, а к 15 часам прорвали промежуточный рубеж по реке Фомина и форсировали эту реку, на всю глубину прорвав главную оборонительную полосу противника в центре участка наступления 11-й гв. А. По мере продвижения соединений 11-й гв. А в глубину вражеской обороны бои принимали все более упорный характер. В 15 часов для развития успеха в бой была введена 84-я гв. сд. Одновременно с целью расширения прорыва были введены в бой две фланговые стрелковые дивизии: на правом фланге 217-я, а на левом фланге – 18-я гвардейская дивизии. Ведя сложный бой в лесном массиве, 217-я сд продвигалась на юго-запад, однако на левом фланге противник оказал сильное сопротивление в районе Слободки и не допустил продвижения 18-й гв. сд.Тогда командующий ЗапФ генерал Соколовский, находившийся на армейском наблюдательном пункте, санкционировал ввод в прорыв 5-го тк, в котором к этому времени насчитывалось 136 исправных и боеготовых танков, из которых 96 типа Т-34 [94] . Командующему корпусом генералу Михаилу Сахно была поставлена задача с ходу прорвать вторую полосу обороны и развивать наступление в глубину. Однако танковый корпус задержался с выдвижением и вводом в бой на время до 20 часов – прорыв осуществлялся на очень узком участке, поэтому, когда ударные части 11-й гв. А преодолели первый оборонительный рубеж противника, за ними тотчас же двинулись войска вторых эшелонов, перекрыв и заблокировав все намеченные маршруты прохождения танков.