Длина клина прорыва достигла 150 км при ширине от 40 км в основании до 10 километров в самом узком месте у города Бузэу. Однако, поскольку оба фланга клина проходили по удобным для обороны естественным рубежам, и уже были плотно прикрыты нашими стрелковыми соединениями, командование Южного фронта не опасалось фланговых контрударов противника. Тем более, что по данным авиаразведки, противник все резервы направлял к Плоешти.
15-го сентября командование 1-ой ударной армии подтягивало к реке Теленяж армейскую артиллерию и сосредотачивало силы для последнего рывка к Плоешти, до которого оставалось менее 8 километров. Командование группы армий «Юг» к этому времени уже развернуло на западном берегу Теленяжа 6 дивизий, усиленных 280 зенитными орудиями. Из района Ботошани командующий немецкой 11-ой армией фон Шоберт снял с фронта 11-й армейский корпус в составе 76-й и 239-й пехотных дивизий и спешно перебрасывал их по железной дороге через Клуж к Плоешти, растянув оставшиеся соединения по фронту. Румынское командование перебрасывало к Плоешти еще одну кавдивизию и одну пехотную бригаду с побережья Черного моря из района Тулчи. В этот же день 2-я ударная армия генерала Р. Я. Малиновского закончила сосредоточение своих подвижных соединений в районе Брэила — Мизил.
С утра 16 сентября после мощной артподготовки корпус генерала Рябышева атаковал позиции немецкой 22-й пехотной дивизии, занявшей оборону за Теленяжем, опираясь левым флангом на южные склоны Карпат. В воздухе разгорелись ожесточенные бои между немецкими истребителями и штурмовыми авиадивизиями Южного фронта. Накануне ночью авиация дальнего действия и легкие ночные бомбардировщики нанесли массированный удар по нефтепромыслам и нефтеперерабатывающим заводам. Дым от горящей нефти ограничил видимость в воздухе до одного километра. Немецкие и румынские бомбардировщики наносили удары по дивизиям корпуса Рябышева. В воздухе одновременно находились сотни самолетов.
Воздушное сражение по накалу сравнялось с июльскими и августовскими битвами в небе Латвии. Хотя авиация Южного фронта сохраняла двухкратное количественное превосходство, в результате меньшего подлетного времени немецких и румынских авиационных частей, к тому же действовавших с оборудованных стационарных аэродромов, в воздухе установилось примерное численное равенство. Оба захваченных нашими войсками стационарных аэродрома у городов Мизил и Бузэу, имевших бетонированные полосы, были полностью заняты самолетами транспортной авиации, доставлявшими в зону боевых действий горючее и боеприпасы, а на обратном пути эвакуировавшими раненых. Истребители, штурмовики и бомбардировщики базировались на полевых необорудованных аэродромах.