При подготовке к операции во всех звеньях армии была проведена рекогносцировка местности и маршрутов выдвижения к переднему краю, изучались оборона и группировка вражеских войск. После чего командующий армией генерал М.Е. Катуков принял решение и поставил задачи войскам. Он решил ввести армию в сражение на 8-километровом участке, имея на правом фланге 11-й гвардейский танковый корпус, а на левом – 8-й гвардейский механизированный корпус. В резерве оставались 64-я гвардейская танковая бригада, 81-й мотоциклетный батальон, 79-й гвардейский минометный полк и оба приданных истребительно-противотанковых артиллерийских полка. Боевые порядки корпусов строились в два эшелона. При этом в первом эшелоне находилось по две бригады.
С целью достижения более тесного взаимодействия с артиллерией 38-й армии, обеспечивавшей ввод в сражение танковой армии, от каждой бригады первого эшелона корпуса выделялось по одному радийному танку. Эти танки с офицерами-корректировщиками находились при командирах бригад и по их указаниям корректировали огонь приданной и поддерживающей артиллерии.
В ночь на 24 декабря войска 1-й танковой армии вышли в исходный район для наступления, находившийся в 5 км от переднего края обороны.
Утром 24 декабря после 50-минутной артиллерийской и авиационной подготовки главные силы 1-го Украинского фронта перешли в наступление. Пехота с танками НПП при поддержке массированных ударов артиллерии и авиации в первой половине дня прорвала главную полосу обороны противника на глубину до 4 км. Командующий фронтом, стремясь быстрее завершить прорыв обороны, ввел в сражение в полосе 18-й армии 3-ю гвардейскую танковую армию, а в полосе 38-й армии – 1-ю танковую армию.
Соединения 1-й танковой армии с ходу атаковали противника и к исходу дня 24 декабря продвинулись на 10–15 км. На следующий день ее корпуса с ходу форсировали р. Ирпень и в районах Ходоркова и Кривое перерезали железную дорогу Житомир – Фастов. В этот день отличилась 1-я гвардейская танковая бригада 8-го гвардейского механизированного корпуса под командованием полковника В.М. Горелова. Она во взаимодействии с 21-й гвардейской механизированной бригадой в 19 часов 30 минут овладела Липками. За деревней Кривое танкисты настигли вражескую колонну из 200 автомашин и разгромили ее. Это были тылы 25-й танковой дивизии противника. А спустя полтора часа под удар попал и штаб этого соединения. Командиру дивизии удалось бежать, но его машина с ценными документами досталась гвардейцам. В девять часов вечера бригада ворвалась в районный центр Попельня и уничтожила его гарнизон. На станции находились пять эшелонов с советскими гражданами, предназначенными для отправки в Германию.
За полтора суток войска 1-й танковой армии продвинулись на 30–35 км, выполнив поставленную задачу. Однако из-за неблагоприятной погоды (оттепель) темп продвижения был невысоким. В ночь на 26 декабря корпуса закрепились на достигнутых рубежах и готовились к продолжению наступления: подтягивалась артиллерия, подвозились горючее и боеприпасы, велась разведка, уточнялись задачи, организовывалось взаимодействие.
В два часа дня 26 декабря 1-я танковая армия возобновила наступление. Преодолевая ожесточенное сопротивление частей 25-й танковой дивизии, 11-й гвардейский танковый корпус генерал-лейтенанта танковых войск А.Л. Гетмана к утру следующего дня овладел Андрушевкой. 8-й гвардейский механизированный корпус под командованием генерал-лейтенанта танковых войск С.М. Кривошеина, преследуя отходившие части 19-й танковой дивизии, главными силами вышел на рубеж Бровки, Хорлеевка, а передовым отрядом – 21-й гвардейской механизированной бригадой – овладел Вчерайше. 1-я гвардейская танковая бригада, наступавшая на левом фланге, заняла Паволочь. С выходом на этот рубеж армия из-за отсутствия горючего вынуждена была приостановить наступление.
Генерал Катуков приказал корпусам с подвозом горючего и боеприпасов возобновить наступление. 11-й гвардейский танковый корпус должен был частью сил (44-я гвардейская танковая бригада) прикрыть в районе Андрушевки правый фланг армии от ударов противника с запада, а главными силами наступать на Белополье, Глуховцы и перерезать железную дорогу Бердичев – Казатин. Необходимость обеспечения правого фланга армии была вызвана тем, что 3-я гвардейская танковая армия после разгрома брусиловской группировки наступала на северо-запад. 8-му гвардейскому механизированному корпусу предстояло наступать вдоль железной дороги и к утру 28 декабря овладеть Казатином.
