К северу от Киева в ночь на 26 сентября войска правого фланга 38-й армии сделали первую попытку форсировать Днепр, используя подручные средства, но эта попытка была отбита огнем противника. В последующие дни, медленно наращивая усилия и отбивая ожесточенные контратаки, к исходу 29 сентября удалось переправить на правый берег Днепра, в район Ново-Петровцы, Лютеж, только до шести батальонов. В последующие дни, до 10 октября 38-я армия несколько расширила лютежский плацдарм (по фронту до 15 км и в глубину от 5 до 10 км).
Планом наступления войск Воронежского фронта к Днепру, разработанным еще 9 сентября, предусматривалось использование воздушно-десантных войск для обеспечения захвата плацдармов. Воронежскому фронту передавались три воздушно-десантные бригады — 1, 3-я и 5-я, объединенные в воздушно-десантный корпус. Командиром корпуса стал заместитель командующего воздушно-десантными войсками генерал-майор И. И. Затевахин. Общая численность корпуса составляла 10 тыс. человек. Для высадки десанта из состава авиации дальнего действия было выделено 150 бомбардировщиков Ил-4 и Б-25 «Митчелл», а также 180 транспортных самолетов Ли-2.
Первоначально высадка воздушного десанта была намечена на 21 сентября. Однако из-за трудностей с железнодорожным сообщением на только что освобожденных территориях сосредоточить воздушно-десантные бригады в районе Богодуховского аэроузла к намеченному сроку не удалось. Готовность к выброске была достигнута, когда плацдармы уже были захвачены наземными войсками. Сообразно изменившейся обстановке была спланирована выброска 3-й и 5-й воздушно-десантных бригад в районах: Пии, Грушево, Потапцы и Тростинец, Литвинец, Копани (в 10–20 км к западу от линии Днепра) с задачей не допустить подхода частей противника к букринской излучине Днепра с запада и юго-запада. Всего в намеченных к высадке бригадах насчитывалось 6600 человек.
Высадка началась в ночь на 24 сентября. Слабая техническая подготовка десанта привела к тому, что десанты выбрасывались в очень широком по размерам районе. Причем часть из них оказалась выброшена на боевые порядки своих войск, часть прямо в Днепр, а некоторые подразделения — даже на его левый берег. Два самолета высадили десантников в глубоком тылу противника. Кроме того, пилоты транспортных самолетов, ссылаясь на сильный огонь зенитной артиллерии, осуществляли выброску с высоты порядка 2000 м вместо 600–700 м по нормативам. Это также способствовало рассеиванию десантников на большой площади. Из-за проблем со снабжением горючим и нехватки автозаправщиков транспортные машины совершили около 300 самолето-вылетов вместо 500 запланированных. В итоге к утру 25 сентября из состава обеих бригад было выброшено 4600 парашютистов (в том числе около 200 — над своей территорией). Сбор групп был затруднен ошибками в распределении радиостанций между самолетами. Более того, были потеряны все четыре мощные радиостанции оперативной группы штаба корпуса, а также радиокоды к ним. Из-за этого связь между штабом фронта и десантом отсутствовала. Дальнейшая высадка десанта и доставка снабжения высаженным войскам была прекращена. Оставшиеся не введенными в бой полторы воздушно-десантные бригады были выведены в резерв Ставки.