2. С подходом Леселидзе, Катукова и других сил обязательно нужно заняться организацией нашего контрнаступления с задачей разгрома сил противника и выхода на Южный Буг. Это контрнаступление нужно организовать так же основательно и тщательно, как это было сделано под Белгородом.
3. Прошу представить в Генштаб план операции согласно пункту второму настоящей директивы...»
На следующий день в войска фронта ушла оперативная директива, подписанная Ватутиным. В ней он поставил задачу командармам 13, 60, 1-й гвардейской, 38-й и 40-й армий немедленно перейти к жесткой обороне и не допустить противника на Киев. В резерве сосредоточивались 18-я армия, 3-я гвардейская танковая и 1-я танковая армии, а также 5-й гвардейский танковый и 1-й кавалерийский корпуса.
Этой же директивой командованию частей и соединений предписывалось пополнить стрелковые войска, создать необходимые запасы горючего, боеприпасов и продовольствия.
Одновременно началась разработка предстоящей наступательной операции. Дел у Ватутина было невпроворот. Он работал буквально на износ, забывая о сне и нормальном отдыхе. Физическое и умственное перенапряжение сказывалось на общем состоянии здоровья. Но никто из подчиненных никогда не слышал от него жалоб. Представитель Ставки Г. К. Жуков, находившийся в тот период рядом с Ватутиным, вспоминал в своих мемуарах:
«Сначала я решил поехать на 1-й Украинский фронт, чтобы передать решение Ставки и помочь спланировать предстоящие действия войск.
Н. Ф. Ватутин, как я уже говорил, был прекрасный штабист. Он обладал завидной способностью коротко и ясно излагать свои мысли и к тому же имел на редкость красивый и чёткий почерк. Большинство важных приказов, директив и донесений Верховному Главнокомандованию он писал сам. Я как раз застал его за составлением директивы о переходе в наступление главной группировки войск фронта в общем направлении на Винницу.
Николай Федорович работал в жарко натопленной хате, накинув на себя теплую бекешу. Посмотрев на него, я понял, что ему явно нездоровилось.
Коротко познакомив Н. Ф. Ватутина с решением Ставки о развертывании действий на ближайший период и заслушав его последние коррективы к плану действий войск фронта, я посоветовал ему принять что-нибудь и сейчас же лечь, чтобы быть вполне работоспособным к началу наступления. Он согласился.
Выпив стакан крепкого чая с сушеной малиной и приняв пару таблеток аспирина, Николай Федорович ушёл к себе в комнату. Мы с начальником штаба — А. Н. Боголюбовым направились в оперативный отдел штаба, чтобы ещё раз как следует разобраться в обстановке и проверить готовность войск к действиям.
Не прошло и десяти минут, как раздался телефонный звонок. А. Н. Боголюбов взял трубку. Звонил Н. Ф. Ватутин, приглашая его зайти. Я решил пойти вместе с А. Н. Боголюбовым. И мы вновь увидели Н. Ф. Ватутина за рабочей картой предстоящего наступления.
— Мы же договорились, что вы пойдете отдохнуть, а вы опять за работой?
— Хочу написать донесение в Ставку о ходе подготовки к наступлению, — ответил Николай Федорович.
Насильно выпроводив его из рабочей комнаты, я предложил всё необходимое выполнить начальнику штаба, тем более что это была его прямая обязанность.
Беспокойным человеком был Н. Ф. Ватутин. Чувство ответственности за порученное дело было у него развито чрезвычайно остро».
Наступление фронта началось утром 24 декабря с мощной 50-минутной артиллерийской и авиационной подготовки. Главный удар в общем направлении на Бердичев, Жмеринку наносили три общевойсковые и две танковые армии. Для немецкого командования, в первую очередь для командующего группой армий «Юг» Э. фон Манштейна, это наступление явилось полной неожиданностью. Николай Федорович в очередной раз обвел вокруг пальца хитрую лису Манштейна, сумев в ходе беспрерывных оборонительных боёв накопить мощные силы для контрудара. И в этом был весь Ватутин, получивший в тот период ещё одно прозвище — гроссмейстер.
Уже в первый день наступления 1-я гвардейская армия генерал-полковника А. А. Гречко, 18-я армия генерал-полковника К. Н. Леселидзе и 38-я армия генерал-полковника К. С. Москаленко при поддержке артиллерии и основных сил 2-й воздушной армии генерал-лейтенанта С. А. Красовского проломили немецкую оборону на всю её глубину. Дальше, чтобы развить успех, Николай Федорович повторил приём, проверенный в битве на Курской дуге. Он ввёл в прорыв сразу две танковые армии — 1-ю и 3-ю гвардейскую. Танки, до поры до времени рассредоточенные в балках и рощицах, рванулись с исходных позиций вперёд. Танкисты Катукова и Рыбалко умело и грамотно упреждали и срывали контрманёвры гитлеровцев, заставляя их бросать укрепленные рубежи.
Вот лишь один эпизод этих действий, его приводит в своих мемуарах «На острие главного удара» бывший командарм 1-й танковой армии маршал бронетанковых войск М. Е. Катуков: