Особенно плотной, насыщенной живой силой и огневыми средствами была оборона противника по периметру плацдармов, занимаемых Красной армией. Так, в начале октября против 38-й армии действовало 7 пехотных дивизий из состава 4-й танковой армии подчинения группы армий «Юг». Причем четыре из них — 208, 82, 327-ю и 68-ю — враг держал на 20-километровом участке перед правофланговым 51-м стрелковым корпусом, который вел бои на лютежском плацдарме. Остальные — 75, 213 и 88-я пехотные дивизии — прикрывали 60-километровый участок по западному берегу Днепра. Еще более крупные силы врага противостояли главной группировке Красной армии, действовавшей на букринском плацдарме.
В результате первые попытки советских армий развить наступление не увенчались успехом, хотя в октябре они предпринималось дважды.
Первый раз главная ударная группировка фронта в составе 40-й, 3-й танковой, 27-й и 47-й армий перешла к активным действиям 12 октября. Атаке предшествовала мощная артиллерийская и авиационная подготовка. Но сопротивление противника сломить не удалось. После четырех дней безуспешных боев Ставка потребовала временно прекратить наступление, чтобы более тщательно его подготовить.
Днем раньше, 11 октября, развернулись бои севернее Киева, в полосах 13, 60 и 38-й армий. Обстановка здесь была не менее трудной для достижения решительных результатов. Противник, стремясь восстановить оборону по Днепру, сам атаковал на ряде участков. Это привело к тому, что войска 13-й армии вообще не смогли наступать и в последний момент получили чисто оборонительные задачи. 60-я армия хотя и приняла участие в нанесении удара, но не располагала необходимыми силами, чтобы добиться сколько-нибудь заметного успеха.
Более эффективными были действия 38-й армии, которые, правда, развивались по несколько измененному плану.
Дело в том, что 50-й стрелковый корпус не смог форсировать Днепр южнее Киева. Преодолеть мощную водную преграду там удалось лишь отдельным десантным подразделениям 136-й и 163-й стрелковых дивизий. Поэтому основные силы корпуса пришлось перебросить на правый фланг армии, на готовый плацдарм. Сюда же переправился 5-й гвардейский танковый корпус. Сосредоточение по существу всех сил армии и средств усиления в одном месте привело к изменению формы ее оперативного маневра.
Теперь она (38 А) наносила удар на юг на одном направлении. Обеспечение же действий ее стрелковых соединений справа вдоль западного берега реки Ирпень возлагалось на 5-й гвардейский танковый корпус. Всего для прорыва вражеской обороны армия располагала средствами, позволившими ей создать плотности около 100 орудий и минометов и около 10 танков и самоходных артиллерийских установок на 1 км фронта наступления. Освободить Киев планировалось на четвертый день операции.
В полдень 11 октября после непродолжительной артиллерийской подготовки стрелковые соединения атаковали противника на всем намеченном для прорыва 10-километровом фронте. Одновременно часть сил 340-й стрелковой дивизии и мотопехоты 5-го гвардейского танкового корпуса форсировали сильно заболоченную пойму реки Ирпень в районе села Синяк. Развернулись тяжелые бои.
Упорные бои севернее Киева, не затихая, продолжались до 17 октября. Они не дали решительного результата, но явились важным шагом на пути к достижению общей цели. В ходе сражения были «перемолоты» крупные силы из состава киевской группировки врага. Продвигаясь на юг, войска армии подошли к рубежу Мощун, Вышгород и таким образом оказались на расстоянии 10 км к северу от Киева. Противник вынужден был оставить такие важные опорные пункты, как Гута Межигорская, Старо-Петровцы, Ново-ГІетровцы. В результате возросла более чем в два раза площадь и оперативная емкость лютежского плацдарма.
21 октября войска Воронежского фронта, переименованного днем раньше в 1-й Украинский, предприняли еще одну попытку развернуть наступательные действия против киевской группировки противника. Однако атака главной группировки, продолжавшей действовать с букринского плацдарма, опять натолкнулась на устойчивую, организованную оборону немцев. Ее огневая система оказалась не подавленной, несмотря на то, что была проведена мощная часовая артиллерийская подготовка. Бои приняли затяжной характер, и операция вновь не получила развития.
Немаловажную роль в этом сыграло и то обстоятельство, что действия главной группировки не были поддержаны ударом с лютежского плацдарма.