Киевская наступательная операция началась 3 ноября 1943 года. Главная группировка советских войск нанесла удар по позициям немецкой армии. После 40-минутной артподготовки Красная армия беспрепятственно продвинулась на 1-2 километра. 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.

К концу 4 ноября части 38-й армии, несмотря на поддержку 5-го гвардейского танкового корпуса и 3-й гвардейской танковой армии, смогли продвинуться к Киеву с севера лишь на 5-6 километров, достигнув пригорода Приорка и северной границы города.

К 4-5 ноября в сражение вступили 1-й гвардейский кавалерийский корпус и 3-я гвардейская танковая армия, которая перерезала шоссе Киев-Житомир на западной окраине Киева. Освобождению столицы Украины также помогло форсирование Днепра 4 ноября силами 237 стрелковой дивизии в районе острова Казачий, что напротив сел Вита-Литовская и Пирогово, находящихся в 15 километрах к югу от Киева.

У Виты-Литовской советские части смогли занять шоссе, ведущее в Киев по берегу Днепра. Таким образом, немцы не могли перебрасывать подкрепления в Киев из района Букринского плацдарма. С утра 5 ноября противник начал отход из города по шоссе на Васильков. К утру 6 ноября 1943 года Киев был освобожден.

Советские войска освободили Фастов 7 ноября, а 13 ноября - Житомир. Части 7-го армейского корпуса немцев остановили свой отход лишь в 50 километрах южнее Киева. Продолжавшие наступление 60-я и 13-я армии к концу месяца вышли на рубеж севернее Наровли, Ельска, Овруча, восточнее Коростеня.

В начале ноября командование группы армий «Юг» не могло использовать под Киевом свои ограниченные мобильные резервы в лице танковых и моторизованных дивизий, так как в это время планировался контрудар в нижнем течении Днепра у Кривого Рога, Апостолово и Никополя.

Это стало одним из важных факторов, почему бои за освобождение Киева для немецкой стороны выродились в целом в пассивный отход и ряд сдерживающих боев. Но с прибытием танковых дивизий 10-11 ноября у Фастова и Фастовца начались серьезные немецкие контратаки.

Операция по освобождению Киева характеризуется важными стратегическими и политическими результатами и вполне логично выбранными направлениями ударов в обход Киева - перерезание двух шоссе, ведущих из города на юг и на запад, для осуществления которых было выделено необходимое количество сил.