Завершив бои за освобождение Пермского промышленного района, 2 и 3-я армии провели Екатеринбургскую наступательную операцию. Сибирская армия белых, потерпев поражение под Пермью, отходила на восток в надежде закрепиться в горах Урала. Замысел операции заключался в том, чтобы в ходе непрерывного преследования противника нанести поражение Сибирской армии белых, освободить Екатеринбург и всю территорию Среднего Урала. На главном, екатеринбургском направлении вели бои 28 и 21-я стрелковые дивизии 2-й Армии. Соединения 3-й армии наступали севернее: 29-я стрелковая дивизия - на Нижний Тагил, Особая бригада - к Кушве. Северный экспедиционный отряд - на Соликамск, Верхотурье. Обе армии получили пополнение общей численностью 20 тыс. человек[439].

Преследование противника велось высокими темпами. К 11 июля соединения 3-й Армии освободили Усолье, Березники, Соликамск, Лысьву, а 21 и 28-я стрелковые дивизии 2-й Армии вышли к р.Чусовая. Здесь колчаковцы оказали сопротивление на заранее подготовленных позициях.

3-я Армия вела боевые действия в более тяжелых условиях горно-таежной местности и значительно отстала от дивизий 2-й Армии. В этой обстановке 30-я стрелковая дивизия 3-й Армии, находившаяся в резерве, а также конная группа из кавалерийских частей 29-й и 30-й стрелковых дивизий во главе с Н.Д.Томиным были выделены на помощь 2-й армии.

В течение 11-14 июля соединения 2-й Армии вели боевые действия по прорыву оборонительных позиций на р. Чусовая. Когда попытка преодолеть их не удалась, начальник 28-й стрелковой дивизии В.М.Азин направил в обход колчаковских позиций всю дивизионную конницу. Сломив сопротивление противника, конница 28-й стрелковой дивизии к исходу 13 июля перерезала железную дорогу Екатеринбург - Челябинск в районе станции Мраморская.

Возникла реальная угроза выхода в тыл белым, оборонявшим Екатеринбург. Тем временем главные силы 2-й Армии ударом с фронта прорвали оборону колчаковцев и атаками с запада и юга 14 июля освободили Екатеринбург. В тот же день от колчаковцев были очищены Верхний Уфалей, Верхняя Пышма. Кавалерийская группа Н.Д.Томина тем временем заняла несколько заводов Среднего Урала, станцию Егоршино. К исходу 20 июля 2 и 3-я армии вышли на рубеж южнее Верхнеуфалейский завод, Егоршино, Невьянск, Верхотурье.

Сибирская армия белых оказалась рассеченной на две изолированные группы. Южная группа отступала на Челябинск, северная - на Верхотурье, а затем на рубеж Ялуторовск, Тобольск.

В Екатеринбургской операции 2 и 3-я Армии наступали на фронте 350 км и продвинулись за 15 дней на 280-320 км. Опираясь на поддержку рабочих, войска этих объединений освободили Средний Урал.