6 и 7 июля танковые дивизии противника достигли Новоград-Волынского укрепленного района, оборону которого должны были усилить отходившие соединения 6-й армии. Вместо нее сюда смогли выйти некоторые части 5-й армии. Здесь же перешла к обороне выбравшаяся из окружения группа полковника Бланка, созданная из остатков двух дивизий — всего 2,5 тысячи человек. Два дня подряд подразделения укрепрайона 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 на юг обошли укрепленный район пехотные дивизии 6-й армии вермахта. И на старой государственной границе остановить противника не удалось.
Особую тревогу вызвал прорыв на бердичевском направлении, ибо он создал угрозу тыла основных сил Юго-Западного фронта. Командующий фронтом генерал-полковник М. П. Кирпонос выехал в штаб 6-й армии помочь генерал-лейтенанту И. Н. Музыченко организовать оборону. Была создана бердичевская группа, куда вошли соединения 16-го мехкорпуса. Еще до захвата города (Бердичева) корпус выдвигался в район Мозыря, но по инициативе его командира комдива А. Д. Соколова головные части корпуса вступили в бой с противником в Бердичеве. К группе Соколова присоединился сводный отряд 15-го мехкорпуса под управлением командира 10-й танковой дивизии генерал-майора С. Я. Огурцова. До 15 июля они сдерживали натиск врага.
Севернее 13-я танковая дивизия вермахта 9 июля овладела Житомиром. Хотя 5-я армия (силами 31-го стрелкового, 9, 19-го и 22-го механизированного корпусов и 1-й противотанковой бригады) и продолжала наносить контрудары с севера по противнику, даже перерезала в его тылу шоссе, ведущее с запада к Житомиру, задержать стремительный бросок вражеских танков не удалось. Подошедшие пехотные дивизии отразили удары войск генерал-майора М. И. Потапова. За двое суток немецкие танковые соединения продвинулись на 110 км и 11 июля приблизились к Киевскому укрепленному району. Только здесь, на оборонительном рубеже, созданном войсками гарнизона и населением столицы Украины, враг наконец-то был остановлен.