В состав бронетанковых войск СКФ к началу операции входили: 2 танковые бригады (5 гв. тбр и 63 тбр), 6 танковых полков (6 гв. тп, 51, 85, 244, 257 и 258 тп), 1 отдельный танковый батальон (132 отб), и 3 самоходных артиллерийских полка (1542 тсап, 1449 и 1448 сап). 244 и 258 тп не принимали участия в боевых действиях. Личный состав указанных полков занимался боевой подготовкой.

132-й отдельный танковый батальон. Операция по разгрому немецкой группировки в Новороссийске была рассчитана на совместные энергичные действия войск со стороны цементного завода «Октябрь», десантной группы войск, в состав которой входил 132 отб, и высадки морского десанта на побережье в районе мыса Любви.

132 отб имел задачу: совместно с десантной группой войск и стрелковыми частями 18-й армии прорвать оборону противника на южной окраине Новороссийска, овладеть городом и в дальнейшем вести боевые действия в направлении Цемдолины. Операция тщательно подготовлялась и началась в ночь на 10 сентября 1943 года мощной артиллерийской подготовкой на всем участке армии, под прикрытием которой проводилась высадка десанта на новороссийском побережье. В 24.00 10 сентября по приказу командующего десантной группы войск армии 6 легких танков 132 отб с исходных позиций во взаимодействии с пехотой атаковали противника в районе Станичная Площадь. Танки имели задачу прорвать оборону противника и соединиться с десантом в районе Парка им. Демьяна Бедного и мыса Любви. Танки, прорвав линию обороны противника, вышли к сильно укрепленному опорному пункту, оборудованному в здании школы. Пехота, отсеченная от танков сильным заградительным огнем, продвижения не имела, и машины возвратились на исходные позиции.

11 сентября танки совместно с пехотой 176-й краснознаменной стрелковой дивизии вновь атаковали противника. Сильный заградительный огонь всех видов оружия расстроил боевые порядки наступавших частей, отсек пехоту и в оставшееся время танки вели огневой бой с места из-за укрытий. За день боя было уничтожено: 5 противотанковых орудий, 2 противотанковых ружья, 7 ДЗОТов, 15 пулеметных точек и до 100 солдат и офицеров противника.

Сводная группа танков в составе 7 машин KB, двух Т-34 и двух СУ-122 к исходу дня 10 сентября 1943 года заняла исходные позиции в районе цементного завода «Октябрь» с задачей: во взаимодействии с пехотой и артиллерией прорвать сильно укрепленную полосу обороны противника, уничтожить опорные пункты и овладеть н/п Мефодиевский.

В ночь на 12 сентября 1943 года сводная группа танков, форсируя балку Камышеватая, понесла потери: 2 танка KB — подбиты артогнем, 1 танк KB — завалился в яму, закрыв проход остальным танкам. Задача выхода танков по продвижению к цементному заводу выполнена не была. После большой проделанной работы саперам удалось восстановить переправу к 15.00 12 сентября 1943 года. В 18.00 того же дня группа вступила в бой, уничтожая огнем и гусеницами огневые точки и живую силу противника, обеспечивая продвижение пехоты и овладение огневыми точками и опорными пунктами. До наступления темноты группа танков обработала несколько кварталов, но пехота захватила только кварталы, прилегающие к улице Цементная. Особо сильно мешал огнем продвижению наших частей многоамбразурный ДОТ — «Красный Дом». Танки обрушили весь свой огонь на эту огневую точку, подавили ее, но пехота им не сумела овладеть.

13 сентября танки в составе штурмовых групп возобновили бой за овладение «Красным Домом». В середине дня противник был выбит и бежал, бросив при этом 4 радиостанции, 11 пулеметов и до 40 солдат.

14 сентября сводная группа получила задачу действовать в направлении элеватора. 2 танка Т-34 успешно продвигались в указанном направлении, но встретили в районе Клуба им. Сталина минное поле. Оба подорвались, но продолжали вести огонь с места.

В результате трехдневных боев сводная группа танков совместно с пехотой овладела 14-ю кварталами н/п Мефодиевский.

Боевая деятельность 5-й отдельной гвардейской танковой бригады. Состав 5 гв. тбр с частями усиления 13 сентября 1943 года: танков средних — 21, МКIII «Валентайн IV» —14, мспб — 360 человек, СУ-76 — 8, 76-мм орудий — 20.

5 гв. тбр с частями усиления 13 сентября получила задачу совместно со стрелковыми частями овладеть н/п Мефодиевский. В ночь на 14 сентября первый эшелон бригады в составе одного танкового батальона, мотострелкого-пулеметного батальона и 2 батарей самоходных орудий под командованием гвардии полковника Ковальского под сильным воздействием артогня противника вышел в район цементного завода «Пролетарий». Для выполнения поставленной задачи были организованы штурмовые группы от 2 до 5 танков, 2 самоходных орудий, взвода стрелков и отделения саперов.

В течение 14 сентября штурмовые группы вели упорные бои за овладение сильно укрепленного опорного пункта «Красный Дом» и группой строений, прикрывавших основные подступы к Мефодиевскому. Танки штурмовых групп интенсивным огнем подавляли огневые точки в нижних этажах домов, обеспечивая тем самым подход саперных подразделений и пехоты. С подходом пехоты к зданиям последние давали танкам сигнал ракетой. Танки переносили свой огонь по верхним этажам зданий, пехота штурмовала в нижних этажах засевших немцев. Усилиями саперов «Красный Дом» был взорван, похоронив под своими обломками оборонявшегося противника.

С утра 15 сентября рота танков при поддержке самоходных установок 1448 сап вела бой за овладение церковью на центральной площади Мефодиевского, обходя противника с востока и с запада. Ко второй половине дня танки обеспечили захват церкви и подавили огневую систему противника в зданиях, прилегающих к площади. Противник к исходу дня начал отход из района н/п Мефодиевский и города Новороссийск.

В результате боевых действий 5 гв. тбр в боях за Новороссийск противнику нанесен следующий урон: уничтожено — 25 танковых и ручных пулеметов, 10 ДЗОТов, 5 ПТО, 1 склад с боеприпасами, 1 склад с горючим, подбит 1 танк и уничтожено до 300 солдат и офицеров противника. Потери бригады за период боев составили: М4А2 — 2 танка, Т-34 — 5 танков, СУ-76 —1 машина; убито 4 и ранено 23 человека.

В боях за город Новороссийск отличился экипаж гвардии лейтенанта Михайлова, который первым ворвался на сильно укрепленную высоту в северо-восточной части н/п Мефодиевский. Немцы подбили его танк, забросав его гранатами и бутылками с горючей жидкостью. Несмотря на это, экипаж продолжал вести огонь по противнику из горящего танка, где и героически погиб.

Бой за овладение Благовещенской. В течение 24 сентября 5-я гвардейская танковая бригада с частями усиления огнем с места уничтожала огневые точки врага. Неоднократные попытки прорвать оборону противника не увенчались успехом из-за ограниченной возможности маневра танков на данной местности и мощного огня артиллерии из района южной окраины Благовещенской, подавить которую не удалось.

Исход боя за населенный пункт Благовещенская был решен к исходу 25 сентября одновременным ударом частей 5 гв. тбр и боевыми действиями высадившегося десанта наших войск на косе лимана Бугазский.

Противник в ночь на 26 сентября начал поспешный отход из Благовещенской в направлении Веселовки, бросая технику и имущество.

К 16.45 26 сентября 1943 года бригада вышла к отметке 0,6 (500 м юго-восточнее лимана Горький), преодолевая организованное огневое сопротивление. Неоднократные попытки овладеть высотой 36,4, представлявшей основной узел сопротивления противника, из-за сильного артогня, неоднократных бомбежек авиации противника успеха не имели.

Бригада, потрепанная в предыдущих боях, к 16.00 28 сентября, имея в строю 6 танков, боевым распоряжением штаба 18-й армии была выведена в район отметки 27,3 для ремонта материальной части и приведения в порядок личного состава.

К 18.00 29 сентября бригада в составе 20 танков и двух СУ-76 вышла в район отметки 0,5 (500 м юго-восточнее лимана Горький) с задачей овладеть высотой 36,4 и в дальнейшем совхозом Бугаз.

С 22.00 бригада перешла в атаку в направлении высоты 36,4. Атака успеха не имела. Бригада, отойдя в район исходных позиций, в течение 30 сентября, 1 и 2 октября 1943 года продолжала ремонт и восстановление материальной части. Находясь на открытой местности, она неоднократно подвергалась налетам вражеской авиации и интенсивным артналетам дальнобойной артиллерии, и поэтому понесла значительные потери.