С целью мобилизации личного состава войск на выполнение поставленных задач при подготовке и в ходе операции проводилась большая партийно-политическая работа. К началу операции в подразделениях были укреплены и созданы вновь партийные организации, выделены агитаторы из числа наиболее подготовленных и заслуженных солдат, сержантов и офицеров. В подразделениях проводились партийные и комсомольские собрания, на которых обсуждались вопросы об обеспечении авангардной роли коммунистов и комсомольцев в предстоящих боях.

Большая работа велась с вновь прибывающим пополнением. Были организованы встречи молодых солдат с ветеранами боев, участниками форсирования Днепра, Героями Советского Союза. Оружие вновь прибывающим воинам вручалось в торжественной, обстановке перед строем.

Политработники совместно с офицерами управления тыла провели большую работу по проверке обеспеченности личного состава обмундированием, обувью, а также снабжения войск продовольствием.

В результате большой и напряженной работы войска обоих фронтов в короткий срок подготовились к выполнению поставленной перед ними задачи.

Наступление войск 2-го Украинского фронта началось 24 января действиями передовых батальонов, которые на направлении главного удара на 16-километровом фронте к исходу дня вклинились в оборону противника на глубину до 6 км.

25 января после 10-минутного артиллерийского налета в бой были введены главные силы ударной группировки фронта, которые прорвали оборону противника и расширили прорыв до 25 км по фронту и до 10—16 км в глубину. В тот же день в прорыв была введена 5-я гвардейская танковая армия — командующий генерал-полковник танковых войск Ротмистров П. А., — имевшая в первом эшелоне 20-й и 29-й танковые корпуса и во втором эшелоне 18-й танковый корпус. К исходу 27 января корпуса первого эшелона танковой армии вышли с боями в район Шполы.

С целью ликвидации прорыва войск 2-го Украинского фронта противник с утра 27 января начал наносить контрудары под основание прорыва. С юга в общем направлении на Оситняжку удар наносился силами 3, 11 и 14-й танковых дивизий, переброшенных из района западнее и северо-западнее Кировограда. Одновременно с севера в общем направлении также на Оситняжку перешли в наступление части танковой дивизии СС «Викинг», 57-й и 389-й пехотных дивизий. Этими ударами противник намеревался ликвидировать прорыв и отрезать наши подвижные войска, выдвинувшиеся в район Шполы.

На всем фронте прорыва завязались ожесточенные бои. Атаки противника с юга отражались частями 53-й армии и 18-го танкового корпуса, с севера — частями 4-й гвардейской армии. На участке прорыва был введен в сражение 5-й гвардейский кавалерийский корпус из резерва командующего фронтом. Сюда же подтягивалась артиллерия, в первую очередь противотанковая, а также подвижный отряд заграждения фронта. Противнику удалось временно закрыть образовавшийся прорыв и отрезать 20-й и 29-й танковые корпуса от основных сил фронта. Но такое положение продолжалось недолго. В напряженных боях войска 53-й армии, 18-го танкового корпуса, 5-го гвардейского кавалерийского корпуса и 4-й гвардейской армии разгромили противника, вышедшего на тылы главных сил 5-й гвардейской танковой армии, и 30 января начали развивать наступление вслед за 20-м и 29-м танковыми корпусами.

Тем временем корпуса первого эшелона 5-й гвардейской танковой армии продолжали выполнять свою задачу. К исходу 28 января части 20-го танкового корпуса достигли Звенигородки, где соединились с частями 6-й танковой армии 1-го Украинского фронта, наступавшими с запада.

Наступление войск ударной группировки 1-го Украинского фронта (104-го и 47-го стрелковых корпусов 40-й армии, 6-й танковой армии, 180-й, 337-й стрелковых дивизий и сводного отряда 27-й армии) началось утром 26 января 35-минутной артиллерийской подготовкой. Неблагоприятные метеорологические условия почти полностью исключили возможность действий нашей авиации в течение 26 января.

Ввиду ожесточенного сопротивления противника наступление наших войск развивалось довольно медленно. Соединения левого фланга 40-й армии и 6-я танковая армия продвинулись в первый день на 2—5 км. 104-й корпус 40-й армии, наступавший на правом фланге армии, почти не имел продвижения.

Следует отметить, что в течение 26 января войска 38-й и 40-й армий продолжали вести ожесточенные бои, отражая удары крупных сил противника в районах восточнее Винницы и севернее Умани. В частности, на правом фланге 40-й армии противнику силами 6, 16 и 17-й танковых и 82-й пехотной дивизий удалось потеснить наши войска и овладеть Цыбулив.

Более успешно наступали в первый день войска 27-й армии под командованием генерал-лейтенанта Трофименко С. Г., которые продвинулись на 10—11 км.

В течение 27 января войска ударной группировки фронта продолжали наступление. Войска 27-й армии по прежнему имели более значительный успех. Они продвинулись еще на 6— 12 км, овладев крупными опорными пунктами противника Медвин, Исайки (10 км севернее Медвин). 6-я танковая армия, взаимодействуя с левофланговым (47-м) корпусом 40-й армии, с тяжелыми боями продвигалась вперед и к исходу дня завязала бои за крупный опорный пункт Виноград. 233-я танковая бригада 6-й танковой армии, совершив умелый маневр на стыке 47-го корпуса и 27-й армии, там, где обозначился наибольший успех, вырвалась вперед и внезапным ударом через Боярку вышла на подступы к Лысянке. Что касается 104-го корпуса 40-й армии, то он, встретив сильное сопротивление врага, продвинулся не более чем на 2—3 км.

Таким образом, в результате двухдневных боев вражеская оборона на направлении главного удара была прорвана. Далее оборона состояла из отдельных позиций, поспешно подготовленных противником при отходе. Удачный прорыв 233-й танковой бригады создавал условия для развития наступления.