В то время как советские конники вышли в тыл 3-й польской армии, части 12-й армии развернули наступление в районе Киева. 58-я стрелковая дивизия под командованием П.Е. Княгницкого, воспользовавшись отводом войск 3-й польской армии с восточного берега Днепра, в результате умело осуществленного маневра взяла в плен 350 человек и захватила большие трофеи 12 июня дивизия во взаимодействии с десантом Южной группы Днепровской флотилии вступила в Киев. Тем временем польское командование стремилось вывести основные силы своей 3-й армии из-под угрозы окружения. Для этого оно перебросило в район станций Бородянка и Ирша из Белоруссии 6-ю и 9-ю пехотные дивизии и отряды Булак-Балаховича, находившиеся в Чернобыльском районе. В районе Бородянки польские войска столкнулись с 12-й армией. Разгорелся ожесточенный бой. Исключительное упорство, мужество и отвагу в этих боях проявили бойцы и командиры 25-й Чапаевской дивизии, сражавшиеся с превосходящими силами противника.

11 июня 1-я Конная армия заняла Коростышев, на следующий день — Житомир, временно оставленный ею во время рейда по тылам киевской группировки войск противника. Убедившись, что 3-я польская армия постепенно пробивается на северо-запад и, получив соответствующие указания главкома, РВС Юго-Западного фронта 11 июня отдал приказ 1-й Конной армии двумя кавалерийскими дивизиями нанести удар через Радомысль на Иршу, где в это время 75-я бригада 25-й дивизии сражалась с частями 3-й польской армии, стремившейся избежать разгрома. Затем 1-я Конная армия совместно с частями 12-й армии должна была развивать наступление на Коростень.[104] Однако этот приказ поступил в штаб армии лишь 13 июня.

Стратегическая инициатива прочно перешла в руки советских войск, ближайшей целью которых было не допустить отхода 3-й польской армии на Коростень, отрезать ей путь к отступлению и нанести решающее поражение. 13 июня было решено расформировать Фастовскую группу. Ее 44-я дивизия вошла в состав 12-й армии, а 45-я дивизия была подчинена командованию 1-й Конной армии. В этот же день РВС Юго-Западного фронта вновь отдал приказ 1-й Конной армии, чтобы ее две дивизии форсированным маршем двинулись на Радомысль и Иршу. При этом командованию Конной армии указывалось на необходимость иметь в виду и дальнейшую задачу — наступление на Новоград-Волынский, Ровно.[105]

В 23 часа 13 июня Реввоенсовет 1-й Конной армии отдал приказ: «В кратчайший срок овладеть районом железнодорожного узла Коростень, уничтожая группу противника, отступающую от Киева по Житомирскому шоссе и по железной дороге на Коростень». Одновременно 1-я Конная должна была удерживать за собой район Житомира. Для этого армия была разделена на две временные оперативные группы. Первая под командованием К.Е. Ворошилова в составе 4-й и 14-й дивизий должна была как можно быстрее занять Коростень. Вторая группа под командованием С. М. Буденного (6-я и 11-я дивизии) должна была занимать и удерживать район Житомира.

На рассвете 14 июня группа Ворошилова двинулась на Коростень. В полдень развернулись упорные бои, так как противник стремился любой ценой задержать советскую конницу. Утром 15 июня части 14-й кавалерийской дивизии овладели Радомыслем. В этот же день из перехваченного оперативного приказа командования 3-й польской армии командованию 1-й Конной стало известно об отходе польских войск из района Киева на Коростень. В приказе говорилось об организации движения частей 3-й польской армии тремя колоннами и указывались маршруты движения войск. Это облегчало выполнение задачи нашим войскам. Нужно было бросить подвижные части на перерез отступавшему противнику. Однако за 11–12 июня основные части 3-й польской армии уже отошли в район Радомысль — Ирша и устойчивость польской обороны возросла. Создавшаяся обстановка позволила противнику вывести свои основные силы на Коростень. Позже польский Генеральный штаб писал по поводу выхода из кольца своей 3-й армии: «Охваченная с севера III польская армия сумела выйти из критического положения беспрепятственно, почти нигде не встречая противодействия конницы Буденного». В итоге 3-й польской армии удалось избежать полного разгрома.

Тем не менее прорыв 1-й Конной армией фронта польских войск на Украине позволил советским войскам захватить стратегическую инициативу. 15 июня 1920 г. войска Юго-Западного фронта начали преследовать отходившие на запад войска противника.[106] Поражение 3-й армии заставило польское командование с утра 13 июня начать отвод на запад 6-й армии. Советские войска, заняв Гайсин, начали преследовать отступавшие части. Особенно энергично действовала 8-я кавалерийская дивизия под командованием В.М. Примакова, входившая в состав 14-й армии. Она наносила врагу внезапные короткие удары по флангам и с тыла. 20 июня части 14-й армии овладели станциями Калиновка и Жмеринка. К 20 июня советские войска вышли на линию Житомир — Бердичев — Казатин — Винница.

Дальнейшей задачей 1-й Конной армии являлось наступление в направлении на Новоград-Волынский и Ровно с тем, чтобы, преследуя параллельным маршрутом 3-ю польскую армию, отрезать ее от р. Западный Буг. С утра 20 июня 1-я Конная армия перешла в наступление, но лишь через неделю ей удалось сломить упорное сопротивление противника по рекам Убороть и Случь. После двухдневных боев советские войска очистили правый берег реки Случь и 27 июня вступили в Новоград-Волынский. К вечеру 28 июня части 45-й дивизии овладели Ново-Мирополем. После ожесточенных боев 27–28 июня кавалерийская бригада Котовского овладела местечком Любар, прикрывавшим путь на Шепетовку. Тем временем 3-я стрелковая дивизия 12-й армии освободила Коростень. К 29 июня между 6-й (12-я, 13-я, 18-я пехотные дивизии и Украинская группа) и вновь созданной 2-й (3-я, 6-я пехотные дивизии, 10-я, 1-я резервная пехотные бригады) польскими армиями, прикрывавшими соответственно львовское и ровенское направления, образовался разрыв до 80 км.

Прорыв фронта противника на Украине и его постепенный отход на запад, в свою очередь, обнажили фланг польских войск Северо-Восточного фронта. Это привело к тому, что 18 июня начался отход польских частей, находившихся перед Мозырской группой Западного фронта в районе города Речицы. Используя успех войск Юго-Западного фронта, командующий войсками Мозырской группы Т. С. Хвесин приказал начать преследование противника. Советские войска форсировали Днепр и, развернув наступление на его правом берегу, в ночь на 29 июня освободили город Мозырь. Выход войск Западного фронта в этот район нарушал оборону польских войск, действовавших в Белоруссии. За проявленную инициативу Т. С. Хвесин был награжден орденом Красного Знамени. Развивая наступление, левофланговые дивизии Западного фронта к 30 июня вышли на рубеж железнодорожной линии Жлобин — Мозырь. Помимо Мозырской группы в наступление перешли и некоторые части 16-й армии.[107]

Неудачи польской армии лишь подстегнули ее мстительный вандализм. Как сообщалось в советской ноте от 2 июня, направленной Англии, Франции, Италии, США, после того как во время майского наступления советского Западного фронта польские войска оставили Борисов, они с другого берега Березины подвергли его уничтожающему артиллерийскому обстрелу и превратили в груды дымящихся развалин. В огне погибли сотни людей, а 10 тыс. населения оказались под открытым небом.[108] Не менее варварски вели себя польские части, отступавшие из Киева. В городе были выведены из строя электростанция, городская канализация, пассажирская и товарная станции. Правительства РСФСР и УССР указывали в обращенной к странам Антанты ноте от 11 июня, что «прекрасный собор Святого Владимира, эта не имеющая себе равных жемчужина русского религиозного зодчества и уникальный памятник с бесценными фресками Васнецова, был уничтожен поляками при отступлении только потому, что они желали выместить свою злобу, хотя бы на неодушевленных предметах…»[109]