В ночь с 23 на 24 июня 26-я дивизия форсировала реку Уфа у селения Айдос и овладела выходом из дефиле реки Юрюзань. Через сутки Уфу преодолели и главные силы 27-й дивизии, наступая по Бирскому тракту, а одна из ее бригад, двигаясь вдоль железной дороги, 29 июня заняла Аша-Балашовский завод. 26-я дивизия двигалась по долине Юрюзани. Временами идти приходилось по руслу реки. Бойцы порой вынуждены были на себе перетаскивать орудия через горные перевалы. У селения Дуван 27-я дивизия разбила части Уральского корпуса и 1 июля вышла на Уфимское плоскогорье, по которому открывался путь к Златоусту — важному узлу дорог. С его захватом войска Колчака уже не смогли бы долго удерживать Урал. От Златоуста открывался путь в Западную Сибирь. Однако 26-я дивизия, не встречавшая сопротивления, вышла на плоскогорье на двое суток раньше 27-й и внезапно атаковала располагавшуюся на отдыхе 12-ю дивизию противника. Части последней сконцентрировались в районе селения Насибаш, где смогли 3 июля окружить три полка 26-й дивизии, которым, однако, удалось прорваться и соединиться со своим резервным полком. 4-я белая дивизия позднее вступила во встречный бой с только что преодолевшей горные проходы 27-й дивизией, в котором потерпела поражение. 6 июля 26-я дивизия овладела Насибашем. Однако основным силам корпуса Каппеля и Уральского корпуса удалось избежать окружения из-за того, что бои задержали продвижение обходных колонн 5-й армии. 10 июля Тухачевский начал атаку на Златоуст силами 27-й дивизии по кратчайшему пути, тогда как 26-я должна была прижать белых к горам. 13 июля город пал.
Неудачу белых в сражении на Урале военный министр Колчака барон А. П. Будберг, без преувеличения — наиболее талантливый и толковый генерал в лагере восточной контрреволюции, прокомментировал в дневниковой записи от 12 июля: «Фронт совершенно развалился, многие части перестали исполнять приказаниями без всякого боя, не видя по нескольку дней противника, уходят на восток, обирая население, отнимая у него лошадей, подводы и фураж». В общем 5-я армия встретила не слишком сильное сопротивление неприятеля, взяла несколько тысяч пленных и понесла совсем ничтожные потери. Так, за первую половину июля они составили менее 200 человек убитыми, ранеными и пропавшими без вести.
После потери Златоуста Западная армия Ханжина откатилась к Челябинску. Падение этого города грозило прервать связь основных сил Колчака с войсками, действовавшими на юге, в районах Оренбурга и Уральска, под руководством генерала Г. А. Белова. Поэтому белые пытались Челябинск отстоять. 5-ю армию хотели заманить в ловушку, сперва сдав город, а потом окружив в нем дивизии Тухачевского. Но этот план требовал сложных маневров и хорошей подготовки бойцов и командиров. Колчаковские войска, состоявшие большей частью из мобилизованных крестьян и пленных красноармейцев, для масштабных перегруппировок и глубоких охватов уже не годились. Военный министр Будберг крайне скептически оценивал шансы на успех задуманного. 25 июля он так прокомментировал план Челябинской операции: «…Узнал, что задумана чрезвычайно сложная операция окружения Челябинской группы красных, требующая испытанных и надежных войск лучшего старого кадрового типа; операция сложна и искусственна даже для старых войск, так как требует идеального исполнения и малейшая где-нибудь неустойка всё рвет и может привести к полному краху. Такие операции можно проводить только на карте или на больших показных маневрах.
Состояние войск, их неспособность к маневру, их неспособность выдерживать прорывы и обходы заставляют считать, что для этой операции 95 % за то, что она кончится полной катастрофой. По грубой схеме, показанной мне в Ставке, некоторым дивизиям придется вести бой на два и на три фронта, т. е. дана такая задача, которой современные наши войска выполнить не в состоянии, ибо не выдерживают флангового огня и даже признаков нахождения неприятеля в тылу и на флангах. Несомненно, это безумная ставка Лебедева для спасения своей пошатнувшейся карьеры и для доказательства своей военной гениальности…»
А на следующий день барон-пессимист разузнал «кое-какие подробности сумбурной операции, рожденной мудрыми главами Лебедева и Сахарова; оказалось, что они задумали повторить Мамаево побоище, с заманиванием красных в ловушку при помощи добровольного очищения Челябинского узла; считают, что красные бросятся на эту приманку, после чего их там захлопнут при помощи очень сложного маневра, в котором главная роль отведена совершенно сырым в боевом отношении дивизиям Омского округа и конным частям.