Перемещения крупных масс танков и автомашин не скрылись от немецкой воздушной разведки. Командование 1-й танковой группы ожидало контрудара, и для прикрытия фланга наступавшего от Берестечко на Дубно XXXXVIII корпуса вперед выдвигалась 57-я пехотная дивизия. 11-я танковая дивизия генерала Крювеля полностью втянулась на советскую территорию всеми своими тыловыми частями, растянувшимися почти на 60 км. За ними стояли в ожидании части 16-й танковой дивизии. Разумеется, об остановке наступления, ввиду фланговой угрозы, никто в немецких штабах даже не помышлял. Считалось, что 16-я танковая и 57-я пехотная дивизии в состоянии справиться с любым противником.
Тем временем в частях конно-механизированной группы завершалась подготовка к запланированному наступлению. Необходимость деблокирования 124-й стрелковой дивизии стала одним из главных лозунгов дневного боя. Политруки повторяли слова Суворова: «Сам погибай, а товарища выручай». Если общая обстановка была покрыта мраком для рядовых бойцов мехкорпуса и кавкорпуса, то необходимость выручить попавших в беду товарищей не вызывала сомнений.
На рассвете над изготовившимися к атаке частями мехкорпуса пролетели в строю «девяток» бомбардировщики СБ. Для них еще ночью были выложены полотнища с обозначением переднего края. Взаимодействие с бомбардировщиками ранее отрабатывалось на довоенных учениях КМГ, и, несмотря на дедовские методы целеуказания, оказалось небесполезно. СБ ушли за лес, и вскоре послышались отдаленные взрывы, над лесом поднялся черный дым. После короткого огневого налета артиллерии заревели сотни танковых двигателей. Наступление КМГ началось. Наступление велось вдоль дорог и в долинах речушек — местность в направлении предполагаемого контрудара изобиловала лесами, местами она была заболочена. Благодаря эффективной поддержке артиллерии танкам и мотострелкам удалось преодолеть опиравшуюся на естественные преграды немецкую оборону. Точнее ее будет все же назвать завесой, ввиду растянутости фланга XXXXVIII корпуса почти что на 80 км, построить сколь-нибудь прочный фланговый заслон не представлялось возможным. Фактически сама местность стала более серьезным препятствием, чем немецкие пушки и пулеметы. Немало танков застряло на заболоченных берегах речек Слонувка, Радоставка и Болдурка. У застрявших машин сразу же засуетились ремонтники. Танки вытаскивали из жижи мощными тракторами «Ворошиловец».
Неприятным сюрпризом для немецких танкистов и артиллеристов стали танки КВ и Т-34. Им удалось подбить насколько тяжелых и средних танков, но противотанковая оборона под атаками тяжелых танков оказалась расстроена, и пехота отступила. Местами это отступление напоминало бегство. Преодолев рубеж заболоченных речек, советские танки и мотопехота вышли на открытую местность под Берестечко. Прорыв к переправе у местечка Шуровище привел к прерыванию основной линии снабжения 11-й танковой дивизии. Советское наступление было настолько внезапным, что выскочившие из леса «бэтешки» сходу врезались в стоявшие на шоссе колонны немецких грузовиков. Колонна была заперта на шоссе авианалетом, и пробку из горящих грузовиков просто не успели разобрать. Многие грузовики в итоге оказались просто брошены. После короткого боя мост в Шуровищах немцы взорвали, отступив на западный берег речки Стырь. Однако эта мера предосторожности оказалась бесполезной. Вскоре засевшие в Шуровищах немцы услышали грохот двигателей танков Т-34 и БТ, приближающийся с запада, — еще одна советская танковая колонна подходила к ним по другому берегу реки. Смешавшимся частям 57-й пехотной и 11-й танковой дивизий пришлось отступать дальше на север, к Берестечко. Город был спешно превращен в крепость, ощетинившуюся зенитками. Его штурм последовал во второй половине дня 24 июня. Подтянув артиллерию и подавив ее огнем зенитки, части мехкорпуса проложили себе дорогу на улицы Берестечко. Уже в сумерках в город ворвались советские танки. Уличные бои при свете пожарищ шли до глубокой ночи. С захватом Берестечка обе дороги, по которым осуществлялось снабжение передовых частей XXXXVIII корпуса, оказались перехвачены. Ушедшая дальше на восток 11-я танковая дивизия оказалась изолирована. По радио ей был отдан приказ: подготовить «ежа» (позицию для круговой обороны) и ждать. Наступление на Дубно остановилось. Пехотинцы мотострелковых полков дивизии Крювеля молча копали окопы, прислушиваясь к грохоту боя далеко позади, в Шуровищах. Зарево пожарищ в тылу и рассказы выскочивших из пробки на шоссе водителей грузовиков о танковых атаках нагоняли еще больше уныния.