Спустя два часа после начала подобной игры в кошки-мышки командующий LV1I моторизованным корпусом принял решение прорвать боевое охранение 10-й армии, уничтожить ее артиллерию и вступить в бой с главными силами. Это было ошибкой. Две танковые дивизии были встречены крупнокалиберными противотанковыми пушками русских, поддержанных отрядами танков Т-34 и еще большим количеством артиллерии. Немцы попали под губительный артиллерийский огонь, который в клочья разнес головные полки и вынудил остатки этих дивизий в панике бежать на север. «Непреклонны в наступлении, стойки в обороне», — так докладывал генералу Готу командир корпуса, получивший от русских хороший урок.
К 18 часам армии Юго-Западного фронта практически подошли к предполью, или к первому оборонительному рубежу. Примерно в это же время над полем боя с пронзительным воем пронеслось на бреющем полете 500 самолетов немецкого 4-го воздушного флота. Они сеяли ужас и опустошение, нанося удары по скоплениям танков, артиллерии, грузовиков и лошадей, растянувшихся вдоль дороги на Перемышль. В течение почти двух часов самолеты Bf. 109, Me.110 и Ju.87 волна за волной били по скопившимся на шоссе частям русских, рассеивая их и вынуждая бежать, куда придется. А тем временем подразделения XLVIII моторизованного корпуса наконец смогли пробиться сквозь танковое охранение советских частей и разбили VIII механизированный корпус. На участке фронта группы армий «Центр» самолеты 1-го воздушного флота во взаимодействии с XXXIV моторизованным корпусом во многом таким же образом сокрушили 10-ю армию. К тому времени, когда изрядно поредевшие части Красного Воздушного Флота прилетели на поле боя, арьергард трех русских армий прекратил свое существование.
Но головные корпуса русских войск продолжали двигаться вперед, и к 20 часам их главные силы подошли к первому оборонительному рубежу. Хотя к этому времени каждая из армий потеряла сотни танков, их командующие решили провести наступление, не дожидаясь подхода остатков артиллерии и пехоты, застрявших где-то далеко позади. Войска VI, XIII и XIV механизированных корпусов сделали попытку подавить оборону противника на всю глубину, прорвав ее пехотой и танками при поддержке артиллерии и авиации. Первая попытка атаки русских разбилась о стену танкового огня и огня противотанковой артиллерии, которая с фронта и с флангов встала перед атакующими. Она превратила сотни танков КВ-1 и Т-34 в полыхающие огнем препятствия и в течение часа подавила все попытки продвинуться вперед. Точно так же закончились еще две попытки атаки, которые были проведены в течение двух следующих часов. Успех был минимальным, а потери советских войск оказались тяжелыми. Только наступление ночи помешало Красной Армии сделать еще одну попытку пойти на штурм. Жуков, который буквально кипел от гнева, приказал двум своим командующим фронтами этим вечером окопаться, а утром продолжить бой. «Поставьте на острие атаки пехоту и артиллерию!» — таким было его указание. Он приказал Павлову и Кирпоносу провести реорганизацию своих изрядно потрепанных пехотных корпусов, а также поддерживающей артиллерии и объединить их для атаки, планируемой на следующее утро. А тем временем глава Генерального штаба согласует порядок поддержки Красного Воздушного Флота с воздуха; как правило, авиация приходила на помощь до обидного поздно. Он также рассчитывал, пользуясь покровом темноты, продвинуть вперед 13-ю и 16-ю армии, следом за которыми должны были пойти 19-я и 20-я армии. «Утром мы прорвем их оборону», — говорил Жуков своему штабу.