24 грудня до Харкова прибув радянський командувач В. Антонов-Овсієнко разом зі співробітниками свого штабу. Під впливом численних нарікань на грабунки й безчинства радянських загонів він згодом визнав: «На нас за мовчання місцевих більшовиків дивилися як на грабіжників». Намагаючись мобілізувати в Харкові якомога більше прихильників «пролетарської революції», В. Антонов-Овсієнко вирішив передусім заволодіти залізницею на проміжку Лозова — Павлоград — Синельникове, а також зайняти Куп’янськ, Ізюм і Слов’янськ. Таким чином він розраховував встановити зв’язок із Донбасом і розірвати залізничне сполучення Дону з Україною. Після об’єднання своїх сил із донецькою Червоною гвардією, нарком збирався розгорнути наступ проти А. Каледіна.
Відповідно до плану В. Антонова-Овсієнка, загони харківських і петроградських червоногвардійців розгорнули наступ із Харкова вглиб південно-східної України. Наприкінці грудня 1917 р. — на початку січня 1918 р. ці сили з боями захопили Лозову й Павлоград. Розташовані в цьому регіоні полк ім. П. Дорошенка та українізований 623-й Козеницький полк не змогли чинити належний опір червоним. Гайдамацький полк у Катеринославі був надто нечисленним для протидії вторгненню, а українські військові формування в Приазов’ї взагалі виявилися ненадійними й не бажали битися з більшовиками. Водночас радянські загони роззброїли 1-й Український козацький кінно-навчальний полк у районі Ізюма — Балаклеї, а також 1-й Запорізький полк у Куп’янську. Усе це відкривало червоним шлях на Донбас. Легкість цих перемог свідчила про військову слабкість Центральної Ради.
Становищем скористалося близько півсотні лівих делегатів Всеукраїнського з’їзду рад, які зібралися тим часом у Харкові. У столиці Слобожанщини вони об’єдналися з делегатами з’їзду рад Донецького й Криворізького басейнів і заявили про проведення власного Всеукраїнського з’їзду рад. Учасники цього з’їзду оголосили про встановлення в Україні радянської влади й поширення дії декретів Раднаркому на території української республіки, яку вважали невід’ємною частиною федеративної Росії. Імпровізована асамблея обрала навіть найвищий орган влади — Центральний Виконавчий Комітет (ЦВК) Рад України на чолі з Ю. Медведєвим. 26 грудня ЦВК Рад України повідомив Раднаркому про перебирання до своїх рук «усієї повноти влади на Україні», а наступного дня видав маніфест про встановлення в країні радянської влади.
Урядові функції при ЦВК Рад України здійснював Народний Секретаріат. Ця назва виявилася дуже вдалою, оскільки давала можливість прихильникам радянської влади пояснювати, що Генеральний Секретаріат складається з «генералів», а Народний Секретаріат натомість обрано з народу. За красномовним свідченням Є. Бош, до складу Народного Секретаріату намагалися за можливості вибирати людей з українськими прізвищами. Незважаючи на це, переважна більшість членів харківського уряду виявляла байдужість або й неприховану ворожість до українського національного руху. Ось що, наприклад, згадував сучасник про настрій «народного секретаря військових справ» В. Шахрая: «Що це за уряд український, — скаржився він мені, — що його члени зовсім не знають і не хочуть знати української мови? Що не тільки не користуються жодним впливом серед українського суспільства, але воно навіть ніколи й не чуло раніше їхніх прізвищ? Що я за „український військовий міністр“, коли всі українізовані частини в Харкові мені доводиться роззброювати, бо вони не хочуть іти за мною на оборону радянської влади? За єдину військову підпору для нашої боротьби проти Центральної Ради ми маємо лише військо, що привів на Україну з Росії Антонов і що на все українське дивиться, як на вороже, контрреволюційне».
Справді, радянські військові сили в Харкові виконували лише накази В. Антонова-Овсієнка. І хоча останній у мемуарах стверджував, що мав «дружні відносини» з ЦВК Рад України, насправді він ставився до харківського уряду з неприхованим презирством. У доповідях до Раднаркому В. Антонов-Овсієнко давав зневажливі, нищівні характеристики ЦВК, нарікаючи на «політичну імпотентність» цього органу, де «все мертве за нестачею сил». На його думку, «український радянський уряд» майже не користувався авторитетом серед місцевих революційних організацій і мав мізерний вплив на політичне життя країни.
Однак у суспільстві зростало розчарування через неспроможність уряду УНР задовольнити заразом усі прагнення народу. Під впливом цього настрою чимало вояків-українців відмовлялися битися з більшовиками. Співробітник Генштабу збройних сил УНР згадував: «Стало помічатися нове явище в столиці, коли козаки байдуже розгулювали вулицями і на їхніх обличчях неначе було написано: „Побачимо, що з усього цього вийде“». Інший мемуарист так описував становище в Сердюцькому полку ім. Богуна, який вважали однією з найбільш надійних українських частин: «Поміщення брудні, занять ніяких за патрульною службою, дисципліна розхитана. Солдати, всі георгіївські кавалери, або збирались в групи і щось обговорювали, або лежали на ліжках». Полки ім. Т. Шевченка та П. Сагайдачного, а також запасний понтонний курінь відкрито підтримували радянську владу. Рада солдатських депутатів київської залоги ухвалила резолюцію про необхідність припинення братовбивчого кровопролиття, а військові частини відправляли на протибільшовицький фронт своїх представників для «з’ясування становища». На захист Полтавщини й Чернігівщини від більшовицького вторгнення вдалося вивести лише нечисленні сили зі складу 1-ї й 2-ї Сердюцьких дивізій.
Уряд УНР припустився грубих прорахунків під час організації оборони країни. Замість С. Петлюри військовим секретарем УНР наприкінці грудня став М. Порш — революційний теоретик і один із лідерів української соціал-демократії. Новий керівник військового відомства погано розумівся на військових справах, а його втручання в роботу підлеглих провокувало постійні конфлікти. Командувачем війська, які вели боротьбу з більшовиками, було призначено начальника 1-ї Сердюцької дивізії Ю. Капкана, який не мав належного досвіду й авторитету серед військовиків. Через незгоду з урядовою політикою в галузі військового будівництва генерал П. Скоропадський на початку січня 1918 р. подав у відставку з посади командира 1-го Українського корпусу й командувача оборони Правобережної України.
Через брак військових сил В. Антонов-Овсієнко на початку січня 1918 р. був змушений зосередитися на боротьбі з А. Каледіним, хоча вважав за доцільне за першої ж нагоди розгорнути операції й проти уряду УНР. На той час впоратися з Центральною Радою було наказано військам Південно-Західного фронту. Однак «збільшовичені» фронтовики не квапилися переходити в наступ. В Особливій армії більшовики й українські організації дотримувалися взаємного нейтралітету, 2-га Фінляндська дивізія не поспішала займати штаб 11-ї армії в Старокостянтинові, хоча їй протистояло лише кількасот вояків, які оголосили нейтралітет. 2-й Гвардійський корпус тупцював під Жмеринкою, не бажаючи встрявати в бій зі значно меншими силами 2-ї Української дивізії. Вояки ігнорували більшовицькі заклики до походу на Дон і замість битися з військами Центральної Ради воліли домовитися з ними про безперешкодний пропуск додому. «Ми губимося», — кинув комісар 7-ї армії І. Васянін на одному із засідань армійського ВРК. Не знаючи про причини затримки, В. Антонов-Овсієнко скаржився до Раднаркому, що 2-й Гвардійський корпус застряг у Жмеринці.
Лише 9 січня стався інцидент, який порушив хистку рівновагу на Правобережжі. На станції Сарни українські вояки арештували голову Центрального комітету дієвої російської армії та флоту, комісара при Ставці А. Боярського, а також його заступника й члена ВРК Особливої армії Н. Єфімова, які їхали на фронтовий з’їзд до Рівного. Армійські більшовики негайно вдалися до відплатних дій. У ніч на 10 січня за наказом голови ВРК Особливої армії Ю. Гузарського було арештовано членів армійської та залогової рад. А 12—14 січня в Рівному відбувся надзвичайний військовий з’їзд Південно-Західного фронту, який відновив фронтовий ВРК.