12 октября главные силы Воронежского фронта перешли в наступление с Букринского плацдарма. Благодаря мощным ударам артиллерии и авиации, а также фактическому использованию для непосредственной поддержки пехоты целой танковой армии на главном направлении войскам 40-й А удалось продвинуться на 5-8 км. Однако задача первого дня операции все же не была выполнена. Сопротивление немцев по мере продвижения вперед нарастало. Огневые точки противника в глубине обороны оказались неподавленными. Прорвать оборону не удалось, более того, к вечеру немцы стали проявлять все большую активность, контратакуя на разных направлениях. На второй день операции сопротивление противника заметно усилилось. С других участков фронта была переброшена авиация, от которой сильно досталось 3-й гв. ТА. Существенно ослабла артиллерийская поддержка наступающих советских войск. По приказу командующего фронтом 7-й артиллерийский корпус прорыва начал переправу с левого берега Днепра на правый берег. Кроме того, резко сократилось количество боеприпасов. В результате все атаки советских войск 13 октября оказались безуспешными, а кое-где они даже были потеснены контратакующими немцами.
14 и 15 октября Н.Ф. Ватутин последовательно отдавал приказы о продолжении наступления. Результаты были ничтожными. Сила ударов советских войск все более снижалась, а сопротивление немцев росло. Стало ясно, что план наступления оказался нереальным. Вечером 15 октября Ставка ВГК отменила назначенное на 16 октября наступление24.
На Лютежском плацдарме войска 38-й и 60-й армий перешли в наступление в соответствии с намеченным планом в 12.00 11 октября. С самого начала сражение приняло характер встречных боев. Немецкие войска в это же время перешли в наступление с целью ликвидировать плацдармы на правом берегу Днепра. В ряде мест они добились крупных успехов. Сильный удар был нанесен по плацдарму в районе Карпиловки, занятому 13-й А. Переправившиеся там две дивизии 15-го ск были окружены. Южнее, в полосе 60-й А, немцы прорвались в тыл 1 гв. кк и отрезали его от переправ. Незначительный успех имела только 38-я А. Она продвинулась на 2 км на юго-запад. 12 и 13 октября войска продолжали наступление, постоянно отражая контратаки противника. Было достигнуто незначительное продвижение на западном берегу реки Ирпень. 14 октября атаки продолжились, но сила их настолько ослабела, что немцы получили возможность вывести часть своих войск в резерв. 15 октября завершилась ликвидация Карпиловского плацдарма, оборонявшие его дивизии прорвались на запад и в немецком тылу соединились с партизанами. На киевском направлении войска 38-й А незначительно продвинулись вдоль реки Ирпень. 16 октября атаки продолжались без особого успеха. 17 октября советские войска продвинулись до 5 км к югу и вышли на линию Мощун, Старо-Петровцы и Ново-Петровцы. До Киева оставалось еще более 20 км. На этом рубеже командующий фронтом приказал закрепиться и начать подготовку к новой операции. Первое октябрьское наступление войск Воронежского фронта завершилось.
Незамедлительно началась подготовка к новому наступлению. Общая идея и направления ударов остались прежними25. Задача овладения Киевом возлагалась на 38-ю А во взаимодействии с 60-й А. Новый срок начала наступления был назначен на 20 октября, однако из-за неготовности войск позднее он был перенесен на 23 октября. Главные силы фронта на Букринском плацдарме должны были возобновить наступление на прежних направлениях. Изменения коснулись только глубины операции, она была несколько ограничена.
21 октября после часовой артиллерийской подготовки войска левого крыла 1-го Украинского фронта (так с 20 октября стал называться Воронежский фронт) перешли в наступление. Через полчаса после начала атаки начала движение 3-я гв. ТА, которая вновь выполняла функции НПП. Советские войска продвинулись от 3 до 5 км, а затем были контратакованы тд СС «Дас Райх». Наступление остановилось. 22 октября атаки возобновились, но успеха не имели. Нужно было срочно менять планы. Было решено все усилия фронта сосредоточить в полосе 40-й А, отказавшись от наступления на второстепенных направлениях. Атаки, намеченные на 23 октября, были отменены. Из-за этого не состоялось и наступление 38-й А севернее Киева. Так закончилось второе октябрьское наступление, продолжавшееся всего два дня.
24 октября Г.К. Жуков и Н.Ф. Ватутин направили в Ставку доклад о причинах неудач наступлений с Букринского плацдарма и предложения о дальнейших действиях26. Главными причинами неудач были названы пересеченный характер местности, который затруднял использование танков и облегчал оборудование оборонительных рубежей, а также недостаток боеприпасов, который заставлял сокращать артиллерийскую подготовку. Новое наступление было предложено снова начать с Букринского плацдарма, т.к. на перегруппировку войск на другой плацдарм требовалось много времени. Кроме того, в случае успешного прорыва обороны противника, войска фронта выходили на оперативный простор и получали возможность развивать успех в нескольких направлениях. Г.К. Жуков и Н.Ф. Ватутин просили у Ставки дополнительно одну общевойсковую и одну танковую армии для усиления войск севернее Киева. Новое наступление предлагалось начать 5 ноября.
В ответ на этот доклад Ставка ВГК направила своему представителю и командующему 1-м Украинским фронтом директиву № 3023227. Ставка отказывалась от нанесения главного удара с Букринского плацдарма, теперь он должен был наноситься севернее Киева. С этой целью 3-я гв. ТА переводилась с Букринского плацдарма на Лютежский. Туда же направлялись три-четыре стрелковые дивизии с левого крыла фронта и две стрелковые дивизии из резерва Ставки. В наступлении на Киев должны были участвовать 60-я А, 38-я А и 3 гв. ТА. 2 ноября войска на Букринском плацдарме должны были перейти в наступление с целью отвлечения внимания противника, а 3 ноября переходила в наступление ударная группировка севернее Киева. Началась подготовка новой операции.
IV . НОЯБРЬСКОЕ НАСТУПЛЕНИЕ И ОСВОБОЖДЕНИЕ КИЕВА
Выбор у советского командования был невелик. Удар с севера сам по себе не был для немцев неожиданностью. Интенсивные боевые действия на этом направлении велись почти весь октябрь. Даже после официального прекращения первого октябрьского наступления советские войска на Лютежском плацдарме продолжали отражать контрудары противника и сами постоянно контратаковали с целью улучшения своего положения. Немцы были готовы к тому, что и в дальнейшем советские войска будут наступать с этого направления. Некоторой неожиданностью для них могла стать только сила удара, за время октябрьских боев противник убедился, что советские войска на этом участке не имеют существенного превосходства. Кроме того, на руку советскому командованию могла сыграть быстрота перегруппировки войск. Недаром Ставка урезала запрашиваемый Г.К. Жуковым и Н.Ф. Ватутиным десятидневный срок подготовки операции до семи дней.