Решение на поворот 38-й и 1-й танковой армий на Винницу и Жмеринку было принято с опозданием. В 10 часов утра 10 января войска группы армий «Юг» при поддержке массированных ударов авиации перешли в наступление. Контрударная группировка сломила сопротивление ослабленных 100-й и 241-й стрелковых дивизий 38-й армии и к исходу дня овладела Михайловкой, Счастливой и Лозоватой. После этого фон Манштейн планировал ударом во фланг и в тыл 1-й танковой армии отрезать ее от остальных сил 1-го Украинского фронта и разгромить. В этой обстановке командарм генерал Катуков приказал корпусам закрепиться на достигнутых рубежах в готовности к отражению ударов. Для прикрытия правого фланга армии в район Липовца он выдвинул из своего резерва 64-ю гвардейскую танковую бригаду. Во второй половине дня, когда несколько вырисовался масштаб удара врага, генерал Катуков потребовал от командира 8-го гвардейского механизированного корпуса форсированным маршем выдвинуть 19-ю и 21-ю гвардейские механизированные бригады в район Ободное. 11-му гвардейскому танковому корпусу было приказано срочно вывести из боя за Гнивань 40-ю гвардейскую танковую бригаду и сосредоточить ее вблизи Ободное. Этими силами намечалось остановить противника, а затем разгромить его и восстановить положение.
К исходу дня 10 января механизированные бригады в назначенных районах перешли к обороне и приостановили продвижение контрударной группировки фон Манштейна в восточном направлении. Тогда он нанес удар в южном направлении, что позволило 11 января захватить Ободное. Одновременно из района Жмеринки перешла в наступление 371-я пехотная дивизия, которая стала теснить 20-ю гвардейскую механизированную и 1-ю гвардейскую танковую бригады. Наряду с этим удару подверглась 45-я гвардейская танковая бригада в районе Ярышевка.
В сложившейся обстановке командующий 1-й танковой армией генерал Катуков решил отвести главные силы корпусов на рубеж р. Воронка. 27-й гвардейской мотострелковой бригаде было приказано удерживать занимаемые позиции, а 45-й гвардейской танковой бригаде – отойти в Вороновицу и там перейти к обороне. Туда же предписывалось отойти и 20-й гвардейской механизированной бригаде, предварительно взорвав переправы через Южный Буг. 1-я гвардейская танковая бригада, передав имевшиеся у нее 5 танков 20-й гвардейской механизированной бригаде, была выведена из боя. Чтобы выиграть время и дать возможность корпусам отойти на новый рубеж, в ночь на 12 января 64-я гвардейская танковая бригада нанесла удар по врагу, отбросила его от Липовца и после ожесточенного боя овладела Лозоватой.
Противник опередил 45-ю гвардейскую танковую бригаду, захватив Вороновицу и выйдя на тылы 11-го гвардейского танкового корпуса. По решению генерала Катукова корпус отошел на восток, обходя Вороновицу с юга. Его отход прикрывала 20-я гвардейская механизированная бригада. К исходу дня 13 января 11-й гвардейский танковый корпус совместно с 8-м гвардейским механизированным корпусом перешел к обороне по р. Соб. 20-я гвардейская механизированная бригада, ведя тяжелые оборонительные бои, сумела в ночь на 14 января вырваться из окружения.
Фон Манштейн, потеснив 1-ю танковую армию генерала Катукова, силами 7-го армейского и 3-го танкового корпусов 14 января нанес контрудар в восточной части бреши по 40-й армии. Затем концентрическим ударом 3-го и 26-го танковых корпусов совместно с 1-й пехотной, 4-й горнострелковой и 18-й авиаполевой дивизиями в западной части бреши были окружены и разбиты крупные силы 1-й танковой армии генерала Катукова. Всего в контрударах участвовало свыше 780 танков. По данным фон Манштейна, потери советских войск составили: 8 тыс. убитыми, 5,5 тыс. пленными, 700 танков, свыше 200 орудий и около 500 противотанковых орудий [422].
Успешные действия войск фон Манштейна вынудили Ставку ВГК 15 января приказать 1-му Украинскому фронту перейти к обороне. Соединения 1-й танковой армии отошли за р. Соб, где заняли оборону, отражая непрерывные удары превосходящих сил врага. 29 января войска 38-й армии и 8-й гвардейский механизированный корпус оставили Липовецкий выступ и совместно с войсками 2-й танковой армии закрепились на рубеже Константиновка, Богдановка, Оратов. В ночь на 31 января, после того как все попытки врага прорваться на восток были отражены, 1-ю танковую армию вывели в резерв фронта.