Чтобы противник окончательно уверовал, что главный удар последует именно с букринского плацдарма, находившиеся здесь части и соединения первыми перешли в наступление. Немцы стали выдвигать под Букрин свои резервы, втянулись в бои, и в этот момент Ватутин отдал войскам, стянутым на лютежский плацдарм, приказ: «Вперед!».
Развивая мощное наступление, 3 ноября 38-я армия генерала К.С. Москаленко прорвала сильно укрепленную оборону противника. На следующий день Ватутин для развития достигнутого успеха ввел в сражение 3-ю гвардейскую танковую армию генерала П.С. Рыбалко. «Настал твой час, Петр Семенович, — напутствовал командующий фронтом подчиненного. — Танковый кулак у тебя мощный. Громыхни им так, чтобы все тылы и коммуникации противника затрещали».
Гвардейцы не подвели своего командующего. Вечером 4 ноября они вышли на подступы к Киеву в районе шоссе Киев — Житомир и к утру перерезали эту важнейшую коммуникацию врага. А к утру 6 ноября Киев был полностью очищен от гитлеровцев.
Как ни покажется странным, но за форсирование Днепра и взятие Киева, принесшие многим его участникам беспрецедентные награды (достаточно сказать, что к званию Героя Советского Союза представлялись воины, первыми форсировавшие Днепр и равные ему водные преграды и закрепившиеся на плацдармах), Ватутин отмечен не был. Вероятно, свою роль сыграли последовавшие затем события вокруг Житомира. Войска 1-го Украинского фронта, взяв город, во второй половине ноября позволили противнику вновь овладеть им, когда Манштейн, получив подкрепление танками, нанес контрудар под Фастовом и Житомиром (но Киев взять так и не смог, как планировалось). Генералу армии К.К. Рокоссовскому, командовавшему Белорусским фронтом — соседом справа, позвонил Сталин и приказал немедленно выехать к Ватутину в качестве представителя Ставки, на месте разобраться в обстановке и принять меры к отражению наступления врага. В случае необходимости Верховный предписывал Рокоссовскому немедленно вступить в командование 1-м Украинским фронтом, не дожидаясь указаний из Москвы. Тревога и раздражительность Верховного объяснялись тем, что в это время в Тегеране он вел тяжелые переговоры с союзниками, и, разумеется, не хотел даже малейшего ослабления своих позиций.
Полководцы знали друг друга давно: когда Николай Федорович был начальником штаба КОВО, Константина Константиновича после освобождения из заключения направили в округ командиром 5-го кавалерийского корпуса. И вот им пришлось встретиться в иной обстановке. Разговор, как вспоминал Рокоссовский, поначалу не складывался. Ватутин говорил каким-то оправдывающимся тоном, превращал разговор в доклад провинившегося подчиненного старшему. Натянутость постепенно исчезла только тогда, когда командующий Белорусским фронтом прямо заявил, что он прибыл не для расследования, а с тем, чтобы по-товарищески помочь общими усилиями преодолеть временно испытываемые соседом трудности.