На 26 июня намечался концентрированный удар механизированных корпусов Юго-Западного фронта по танковой группе противника. К тому времени она на 100 км углубилась на советскую территорию. 9-й и 19-й корпуса столкнулись с противником своими передовыми частями накануне вечером. 26 июня они решительным контрударом отбросили фашистские дивизии на 20–25 км северо-западнее Ровно. К вечеру того же дня с юга в район боев подошли части 8-го корпуса. Они продвинулись на северо-запад на 15 км. 22-й корпус, скованный боями на Луцком направлении, смог поддержать удар тоже лишь частью своих сил. 15-й корпус, ослабленный потерями, вел оборонительные бои.
Командование фронтом уточнило задание механизированным корпусам: наступая с севера и юга, сомкнуть клещи в районе Дубно и таким образом отрезать ударные части танковой группы врага, прорвавшиеся на восток. 27 июня советские механизированные корпуса возобновили наступательные действия. Самый сильный из них, 8-й, успел перебросить на новое направление только 34-ю танковую дивизию, которой командовал полковник И. В. Васильев, танковый и мотоциклетный полки. Они имели на вооружении танки новой конструкции и добились значительных успехов. Боевая группа под командованием бригадного комиссара Н. К. Попеля к вечеру прорвалась к Дубно и отбила его. В бою были захвачены вражеские танки и орудия. Группа Попеля, используя трофейную боевую технику, в течение двух часов отражала атаки 16-й танковой дивизии врага. В ночь на 28 июня из 13 трофейных танков была создана боевая группа под командованием старшего политрука И. К. Гурова. Пристроившись в темноте к вражеской колонне на марше, она стала расстреливать фашистские танки, давить автомашины. Гитлеровская танковая дивизия была настолько дезорганизована, что на следующий день не смогла продолжать наступление. Части 9-го механизированного и 36-го стрелкового корпусов также продвинулись в район Дубно, но завершить окружение противника им не удалось.
Смелые прорывы советских частей в тылы группы армии «Юг» всполошили фашистское командование. Начальник генерального штаба сухопутных сил вермахта отмечал «большой беспорядок в районе между Бродами и Дубно». Противник принимал срочные меры для ликвидации критического положения, спешно вводил в бой войска своего второго эшелона.
Наступательные действия частей трех советских механизированных корпусов и фронтальные атаки стрелковых войск, которыми командовал генерал М. Ф. Лукин, создали у командования фронтом надежду на разгром танковой группы врага. Однако отсутствие устойчивой связи и разведывательных данных о противнике не давало возможности четко координировать действия войск и правильно оценивать положение на различных участках фронта.
