Наступление войск 1-го Украинского фронта на проскуровско-черновицком направлении началось 4 марта. Спустя сутки последовал удар главной группировки 2-го Украинского фронта на уманско-ботошанском направлении. В течение трех суток, с 5 по 7 марта, общевойсковые и танковые армии при поддержке авиации и массированных обстрелах артиллерии прорвали оборону противника и вышли на реку Горный Тикич. С подходом к реке передовые отряды начали немедленно с ходу форсировать ее. Инженерные части, находящиеся в боевых порядках войск, вначале навели штурмовые мостики из подручных средств. После захвата передовыми отрядами участков на правом берегу саперы быстро построили деревянные низководные мосты.
7 марта немцы предприняли контрудар частями 13-й, 14-й и 11-й танковых дивизий, усиленных 228-й и 261-й бригадами штурмовых орудий. Этими силами они пытались остановить стремительное наступление наших войск и прежде всего прикрыть отход главных сил из района Умани. Но яростные контратаки пехоты и танков противника успешно отбивались нашими войсками с огромными для него потерями в живой силе и технике.
Все наступательные операции советских войск в Уманско-Ботошанской операции проходили в необычайно сложных погодных условиях весенней распутицы и значительного некомплекта в личном составе, вооружении и боевой техники. Так, например, 5-я гвардейская, 2-я и 6-я танковые армии все вместе имели только 415 танков и 147 самоходно-артиллерийских установок.
После сосредоточения советских войск на плацдарме в районе Горного Тикича армии перешли в наступление: на правом фланге — 6-я, в центре — 2-я и на левом фланге — 5-я гвардейская танковые армии.
6-я танковая армия стремительным ударом с двух сторон 9 марта овладела Христиновкой, а 2-я во взаимодействии с 29-м танковым корпусом 5-й гвардейской танковой армии овладели Уманью, захватив свыше 500 исправных танков и более 350 орудий.
Впереди на пути дальнейшего наступления войск 2-го Украинского фронта была новая крупная естественная преграда — река Южный Буг. Форсирование этой бурной из-за половодья реки представляло нелегкую задачу. Между тем к правому берегу реки постепенно отводились отступающие войска. Отход противника прикрывался арьергардами, которые оказывали на подступах к Южному Бугу упорное сопротивление. Но наши танковые и пехотные соединения 11 марта продвинулись вперед более чем на тридцать километров. В условиях бездорожья и распутицы это было чрезмерным подвигом.
Форсирование реки началось с хода. Не давая противнику передышки, наши войска на лодках, плотах, понтонах, а отдельные танковые подразделения вброд приступили к переправе, простиравшейся на 100 км. На правом берегу они прорвали оборону противника и продвинулись далеко вперед.
К исходу 13 марта, то есть за девять суток операции, войска 2-го Украинского фронта на направлении главного удара в основном достигли рубежей, являющихся ближайшей целью операции.
Немецкое командование вынуждено было отводить войска к Днестру, надеясь на этой реке остановить наших танкистов. Отход оно прикрывало сильными арьергардами и массированными налетами авиации. Но и это намерение противника провалилось. Уже 17 марта войска 2-го Украинского фронта с хода форсировали Днестр южнее Могилев-Подольского. Части 29-го танкового корпуса в этот день вышли к Днестру восточнее города Сороки, форсировали его и овладели городом.
В конце марта часть сил фронта, в том числе и 5-я гвардейская армия, были повернуты на юг с задачей во взаимодействии с 3-м Украинским фронтом разгромить противника в нижнем течении Южного Буга.
5-я гвардейская танковая армия всеми силами должна была перейти в наступление с общим направлением на Кодым, Тирасполь и к исходу 28 марта овладеть Бендерами и Тирасполем.
Главная оборонительная линия групп немецких армий «Юг» и «А», проходившая от Шепетовки через Винницу до района восточнее Николаева, была сломлена. 15 марта был освобожден Херсон, 20 марта Винница и 28 марта Николаев.
Общая глубина продвижения танковых армий в Уманско-Ботошанской операции составила 250–300 км. Их мощный рассекающий удар привел к расчленению 8-й армии и левого фланга 6-й армии противника, способствовал войскам фронта в их разгроме порознь и быстрейшему выходу войск к предгорьям Карпат. К середине апреля 2-й Украинский фронт закрепился в северо-восточной части Румынии и приступил к подготовке новой операции.