1 ноября началось наступление с Букринского плацдарма, основной целью которого было сковать силы противника. Утром 3 ноября главная группировка фронта нанесла удар. После 40-минутной артподготовки советские войска беспрепятственно продвинулись на 1-2 км. К концу дня войска 38-й армии совместно с 5-м гвардейским танковым корпусом и соединениями 60-й армии продвинулись на 5-12 км. Здесь необходимо отметить, что 60-я армия наступала с двух соседних плацдармов у сёл Казаровичи и Глебовка и у села Ясногородка и прикрывала с севера и северо-запада правый, открытый фланг 38-й армии.

    К исходу первого дня операции 240-я стрелковая дивизия, непосредственно наносившая удар на Киев и поддержанная частями 7-го артиллерийского корпуса, была уже в киевском пригороде Пуще-Водице. При этом были отражены ряд немецких контратак, в которых участвовали подразделения 20-й моторизованной дивизии. К концу 4-го ноября части 38-й армии (51-й стрелковый корпус), несмотря на поддержку 5-го гвардейского танкового корпуса и 3-й гвардейской танковой армии, смогли продвинуться к Киеву с севера лишь на 5-6 км, достигнув пригорода Приорка и северной границы города. 4-5 ноября в сражение вступили 1-й гвардейский кавалерийский корпус и 3-я гвардейская ТА, которая перерезала шоссе Киев-Житомир на западной окраине Киева. Освобождению столицы Украины также помогло форсирование Днепра 4 ноября силами 237 стрелковой дивизии в районе остров Казачий, что напротив сёл Вита - Литовская и Пирогово, находящихся в 15 км к югу от Киева. У Виты - Литовской советские части смогли оседлать шоссе, ведущее в Киев по берегу Днепра. Таким образом, немцы не могли перебрасывать подкрепления в Киев из района Букринского плацдарма. С утра 5-го ноября противник начал отход из города по шоссе на Васильков.

     К утру 6 ноября Киев был освобожден.