此時，蘇第38集團軍、近衛坦克第3集團軍、近衛坦克第5軍和近衛騎兵第1軍以及大量加強部隊，卻都集結到了狹小的柳捷日登陸場。
僅第38集團軍兵力就達137000人，裝備坦克108輛，76毫米以上火炮迫擊炮2277門，反坦克炮391門，高射炮147門，火箭炮497門。因為地盤實在太小，瓦圖京的戰術指揮所，與莫斯卡連科（10月上任）的第38集團軍和雷巴爾科第3近衛坦克集團軍司令部、還有克拉夫琴科的第5近衛坦克軍，距離隻有幾十步的距離，真所謂“擠成一團”。而在登陸場以北，蘇第60集團軍也將向西南發起進攻。
麵對瓦圖京強大右翼的3個集團軍，德軍隻有霍特將軍的第4裝甲集團軍，擁有14個步兵師和第7、8裝甲師。其第59軍對峙蘇第60集團軍；對付柳捷日登陸場和保衛基輔的為第7、13軍，僅有8個步兵師和1個警衛師。由於這些師員額不足，蘇第38集團軍獲得了極大的兵力優勢，步兵比德國人多2倍，炮兵多3.5倍，坦克多8倍。
德軍圍著柳捷日登陸場也構築了防線，包括3道陣地，擁有壕塹、交通壕、機槍和火炮迫擊炮陣地。縱深達14公裏。但蘇軍卻準備了強大的炮兵來對付它們。第38集團軍第51步兵軍每公裏正麵有344門火炮迫擊炮、第50步兵軍更高達416門。這是戰爭中空前未見的密度！
4、解放基輔
1943年11月3日，一個陰沉而多雨的早晨，紅軍2000門火炮、500門火箭炮突然轟鳴，在柳捷日登陸場彙集成了火海風暴！雖然不良的能見度限製了紅軍使用重炮，炮擊依然給德軍造成了很大損失。10時20分起，天氣趨於好轉，蘇第2空軍集團軍也開始出擊，全天出動1150架次。
隨後，蘇第60、38集團軍，由第5近衛坦克軍部分坦克配合著進攻。第38集團軍很快擊潰了德軍一線步兵，並繼續深入發展。此時，道路已被雨水浸爛，卻未能妨礙蘇軍攻擊部隊沿著河岸穿過茂密的林區。遭到進攻的霍特孤注一擲，很快把全部預備隊——第7、8裝甲師以及增援來的第20裝甲步兵師投入反擊，卻無法阻止紅軍當天突入其縱深5-12公裏。
斯大林對當天的戰果並不滿意，因為瓦圖京還沒有突破防禦全縱深。就在這天，斯大林和安東諾夫致電瓦圖京，要求加快速度：“多拖延一天，都對敵人有利。因為他們可以利用有利的道路調來援兵”。斯大林還規定了期限：11月5日切斷基輔——科羅斯堅鐵路；11月5-6日占領基輔。
瓦圖京很清楚，僅靠支援步兵的那些坦克，無法如期完成任務。11月3日夜，他使出了殺手鐧，將雷巴爾科的第3近衛坦克集團軍投入戰鬥。大批紅軍坦克前燈大開，拉著刺耳的警報器，以機槍和大炮一路狂掃著快速推進！
突然殺出的紅軍裝甲軍團一頓快速淩厲的猛擊，把霍特打得狼狽不堪。他的眾多士兵不是被打死碾死，就是丟下陣地逃跑。11月4日，德軍防禦瓦解。瓦圖京繼續給霍特“雪上加霜”，於11月4-5日將近衛第1騎兵軍，各集團軍第二梯隊和預備隊（包括斯洛伐克第1獨立旅）投入戰鬥。蘇聯軍官要求坦克手們不要害怕脫離步兵，隻需要不斷的快速前進。11月4日夜，蘇聯坦克向南迅猛推進。至淩晨，紅軍已經切斷了基輔——日托米爾公路。
曼施坦因意識到基輔無論如何是守不住了，隻能要求霍特趕快把部隊撤下來。蘇軍沿著寬闊的正麵追趕著德國人。11月5日，莫斯卡連科的第38集團軍由第5近衛坦克軍配合，擊退了德軍第20裝甲步兵師的連續反擊。當夜，第20、22近衛坦克旅以及步兵兵團先後衝入了基輔城。
城市上空被無數照明彈和曳光彈映照成了白晝。
11月6日淩晨0時30分，被占領778天的基輔上空升起了紅旗。4時，基輔解放。但由於德第7軍撤退的太快，蘇軍僅俘虜了約6000名德軍。
晨9時，朱可夫和瓦圖京等人乘車駛入基輔。他們所熟悉的城市街道，現在隻剩下一片斷壁殘垣。躲在郊區的殘存居民湧上街頭，圍住朱可夫的汽車傾訴痛哭。被占領的兩年多時間內，有19.5萬基輔居民被德軍殺害，10萬人被掠走充當苦力。在基輔郊區的娘子穀，紅軍發現了大量具腐爛的屍體。根據調查，約10萬人在這裏被殺害。
娘子穀：
1941年9月，德軍占領基輔。黨衛軍C特別行動隊隨即入城，大肆捕殺猶太人。
配合其行動還有德軍第45、305警察營，以及烏克蘭“輔助人員”。9月29-30日，德國人在娘子穀實施大屠殺。根據他們的報告，短短2天內，就用機槍射殺了33771名猶太人。
以後的占領歲月裏，娘子穀繼續成為德軍的殺人場，還建立了集中營。蘇聯戰俘、共產黨員、神父、甚至還有擊敗德國空軍足球隊的蘇聯運動員，以及大量平民，均在此遭到殺害。除猶太人外，遇害者還包括俄羅斯人、烏克蘭人、吉普賽人等。
1943年夏季，德國人預感到失敗。8-9月，為掩蓋罪行，他們強迫300名囚犯花費六周時間挖掘並焚燒穀地內的屍體。但2個月後，紅軍在當地依然發現了大量腐爛屍骸。根據掩埋屍體的工人的證詞，被害者約7萬——12萬人。蘇聯官方公布的數字為10萬人。但回避了屠殺的具體細節。尤其很少單獨提及猶太人的情況。這一點後來成為西方和蘇聯內部猶太知識分子的宣傳把柄。
資料依據：《大屠殺百科全書》、《蓋世太保》、前蘇聯紀錄片《無名戰爭》、《赫魯曉夫回憶錄》
莫斯科以空前的324門火炮齊射24響慶祝基輔的勝利！德國方麵卻陷入震驚和混亂當中。
排除軍事上的巨大失利外，烏克蘭首都被紅軍收複的事實本身，也使世人更明顯的察覺到了希特勒的軍事失敗。
5、曼施坦因的反擊集結
作為這一線的指揮官，曼施坦因對基輔的丟失更無法置身事外。他匆忙決定放棄由自己提出的尼科波爾反擊計劃，把所有裝甲兵力集中到基輔以西的法斯托夫——日托米爾方向，發動一次反擊。這麼做的理由是，他擔心蘇聯人會從基輔方向實施大包圍，把南方集團軍群和A集團軍群一口吃掉。
實際上，瓦圖京雖然對曼施坦因的北翼構成嚴重威脅，但實力還不足以實施大包圍，即使斯大林再調來一部分戰略預備隊，做到這一點也相當困難。而曼施坦因卻打算投入全部裝甲部隊，其更主要的動機或許是追求一次戰術勝利。德軍當時盛行著如下觀點：俄國人其實早就山窮水盡了，隻要再給予他們一次大慘敗，加上壓倒房屋的“最後一根稻草”，戰局或許能根本改觀。早在1943年春夏，曼施坦因就盼望獲得這樣的機會。秋季防禦戰以來，他先把希望寄托於尼科波爾，現在則“移情別戀”到了基輔：這一線交通便利，更適於調集兵力。
為了得到這次勝利，曼施坦因需要最大限度的集中裝甲兵力。為此，他於11月7日跑到希特勒那裏。但希特勒不打算放棄尼科波爾，也不打算把撥給胡貝第1裝甲集團軍的2個新銳裝甲師（第14、24）抽過來（考慮到蘇軍正致力奪取克裏沃羅格——尼科波爾，如果調走這兩個師，曼施坦因的南翼無疑會陷入更大危機）。但他允許曼施坦因動用新銳的第1、25裝甲師和“希特勒”師以及其他裝甲部隊。甚至還答應從中央集團軍群第2集團軍中抽調第4裝甲師，但這一點並沒有兌現，畢竟中央集團軍群自己的形勢也很緊張。
曼施坦因開始四處調兵遣將：來自希臘的第1裝甲師和來自法國的第25裝甲師，本計劃用於基洛夫格勒，現在隻好臨時改變路線；來自意大利的“希特勒”師奉命在卡紮京附近下車；另外還有10月28日運往前線的第509重型坦克營——又一支新的“虎”式坦克部隊。
曼施坦因的內部援軍主要來自第8集團軍。
包括從布克林調來的“帝國”師，第3、19裝甲師，第10裝甲步兵師；從克列緬丘格方向調來的第198步兵師。第24、48裝甲軍也被轉給了第4裝甲集團軍。
為了反擊基輔，曼施坦因到底集中了多少兵力？沒有見到全麵的統計數字。但到11月8日，劃入第4裝甲集團軍序列的部隊，已經有10個裝甲師和裝甲步兵師，15個步兵師，2個警衛師，3個師級戰鬥群。僅擔負主力的6個裝甲師，就擁有616輛坦克（不含強擊火炮），包括234輛“黑豹”和“虎”。其中又有從西線意大利等地調集的3個齊裝滿員的新銳師。尤其是過去在東線戰功卓著的“希特勒”師，兵力多達19867人（12月份統計），擁有坦克227輛和強擊火炮46輛。據說在意大利還補充了一批“菲亞特”和“阿爾法·羅密歐”汽車，其實力甚至超過了“城堡”戰役時期。