6 и 7 июля танковые дивизии противника достигли Новоград-Волынского УР (укрепрайона), оборону которого должны были усилить отходившие соединения 6-й армии. Вместо нее сюда смогли выйти части 5-й армии. Здесь же перешла к обороне выбравшаяся из окружения группа полковника Бланка, собранная из остатков двух дивизий. Два дня подразделения УК и эта группа сдерживали натиск врага.
7 июля танковые дивизии Клейста овладели Бердичевом, а через день — Новоград-Волынским. Вслед за танковой группой 10 июля с севера и юга УР обошли пехотные дивизии 6-й армии Рейхенау. В первые три недели войны 28 советских дивизий были разгромлены полностью, 72 — более чем наполовину, немецкие войска продвинулись в глубь советской территории на 300–600 километров. Остановить противника и на старой государственной границе не удалось. В образовавшийся прорыв противник бросил мотомеханизированные части в направлении Житомир, Киев. Основная причина прорыва этого УР — нестойкость его постоянного гарнизона во главе с его командованием. Кроме того, повлияло отсутствие достаточной военной подготовки у гарнизона, в основном состоявшего из военнослужащих, недавно мобилизованных в присоединенных к СССР районах Западной Украины. Большинство из них сразу разбежались по домам, а некоторые из них даже составили группы сопротивления советским войскам. На практике при равном соотношении сил в тот период советские войска еще значительно уступали противнику в умении воевать.
Сказалась и нехватка орудий, а также ограниченное количество станковых пулеметов. Чтобы помешать продвижению группы Клейста и выиграть время для отвода своих войск, 5-я армия нанесла по ее флангу контрудар с севера силами двух корпусов. В предыдущих боях эти воинские части истощили до предела свои силы. Не хватало боеприпасов и шанцевого инструмента (в 31-м стрелковом корпусе самоокапывание выполнялось касками). Контрудар готовился наспех, атака осуществлялась на 100-километровом фронте и разновременно. Однако то обстоятельство, что удар пришелся в тыл танковой группе, давало существенное преимущество. Корпус генерала Маккензена был задержан на двое суток. На других участках фронта немцы продолжали наступление. Нашим войскам не удалось остановить и разгромить противника, но его ударная группировка, нацеленная на Киев, понесла огромные потери и была ослаблена.
Гитлер был взбешен. 21 августа за его подписью появляется документ, обязывающий главнокомандующего сухопутными войсками обеспечить ввод в действие таких сил группы армий «Центр», которые смогли бы уничтожить 5-ю русскую армию.
