В результате первого дня боя соединения 18-й армии, прорвав оборону противника, продвинулись на 12–14 км. В полосе наступления армии было освобождено 12 крупных населенных пунктов, уничтожено большое количество живой силы и боевой техники врага. В достижении этого успеха большую роль сыграла 3-я гвардейская танковая армия. Не ожидая выхода передовых частей 22-го и 101-го стрелковых корпусов на рубеж, установленный планом операции, танковая армия прошла через боевые порядки пехоты, совместно с ней отразила танковые контратаки и завершила прорыв вражеской обороны. К исходу первого дня наступления главные силы армии продвинулись на глубину до 20 км, перерезали шоссе Киев — Житомир, а передовыми частями завязали бой за Приворотье, Озеряны.
Несмотря на то, что в первый день наступления в бою участвовали только два корпуса: 6-й гвардейский танковый генерал-майора А. П. Панфилова и 9-й механизированный генерал-майора К. А. Малыгина, — танковая армия нарастила силу удара на главном направлении и повела за собой пехоту. Успех был достигнут благодаря правильному определению генерал-лейтенантом П. С. Рыбалко момента ввода армии в сражение, стремительному развертыванию танковых и механизированных соединений, надежному и непрерывному артиллерийскому обеспечению.
В течение первого дня наступление развивалось с неослабевающей силой и на других участках ударной группировки фронта. Ее правофланговая 1-я гвардейская армия под командованием генерал-полковника А. А. Гречко (член Военного совета генерал-майор И. В. Васильев, начальник штаба генерал-майор В. В. Панюхов, с 9.1.1944 г. — генерал-майор Г. И. Хетагуров) нанесла главный удар юго-восточнее Радомышля и одновременно прочно обороняла занимаемый рубеж по реке Тетерев.
Первый эшелон армии — стрелковые дивизии подполковника В. И. Катрича, полковника М. М. Музыкина, генерал-майора Г. И. Вехина и полковника И. М. Богданова — успешно взломал оборону противника, но к исходу дня углубился всего на 5–6 км. Сказалось отсутствие в армии танковых соединений, которые бы могли завершить прорыв всей тактической глубины обороны противника и повести за собой пехоту и артиллерию, что было особенно важно в условиях распутицы и бездорожья. В результате, как отметил командующий 1-й гвардейской армией, стрелковые корпуса первого эшелона поставленную на день задачу выполнили не полностью.
Значительно лучшего результата добилась 38-я армия под командованием генерал-полковника К. С. Москаленко (член Военного совета генерал-майор А. А. Епишев, начальник штаба генерал-майор А. П. Пилипенко). Имея в первом эшелоне все три стрелковых корпуса: 74-й генерал-лейтенанта Ф. Е. Шевердина, 17-й гвардейский генерал-лейтенанта А. Л. Бондарева и 21-й генерал-майора Е. В. Бедина, — она нанесла удар своим правым флангом и центром. В последующем, продолжая успешное наступление уже в тесном взаимодействии с 1-й танковой армией, ее стрелковые соединения овладели Лазаревкой, восточной окраиной районного центра Брусилов, Соловьевкой, северной окраиной Турбовки. К исходу 24 декабря они вклинились в оборону противника на глубину до 1.5 км.