Тогда было решено использовать мощный авиационный кулак, оказавшийся в руках Конева. Поначалу советские атаки поддерживались практически беспрерывными действиями групп штурмовиков численностью от 12 до 24 машин. В период с 8.30 до 8.45 последовал мощный удар по узлам сопротивления противника. В нем участвовало уже около 100 Пе-2 под прикрытием 80 истребителей. В итоге по участку немецкой обороны площадью 7 кв. километров было сброшено 110 тонн бомб с плотностью 17 тонн на 1 километр. Однако в течение нескольких часов гремели ожесточенные траншейные бои. Последним ударом, сломившим немецкую оборону, стал ввод в бой в 15.00 1-го механизированного корпуса. В итоге войска 53-й армии и правого фланга 69-й армии Степного фронта продвинулись за день на 7-8 км.
Утром 4 августа Ватутин был полон оптимизма и уже думал о маневренном сражении в глубине немецкой обороны. В докладе Сталину он писал, что танковые армии Ротмистрова и три танковых корпуса из состава 27-й армии выйдут в район Богодухова «составляя компактный танковый кулак, которым можно действовать в любом направлении и который отрежет все пути к Харькову с запада». Также Ватутин наметил ввод 47-й армии «в направлении Боромля, Тростянец… для дальнейшего наступления между р. Псел, р. Ворскла». Ватутин хотел еще раз проэксплуатировать идею наступления параллельно основной ударной группировке. Также он вновь нацеливал свои войска для наступления в промежутке между реками, чтобы избежать их форсирования с боем.
Подбитый на Курской дуге немецкий танк PzKpfw V «Тигр» модификации D2. Подпись «Ильин» и цифры «26/7», вероятно, указывают на фамилию командира орудия, подбившего танк и дату его успешной атаки"
"Тем временем в наступлении возникли первые заминки. Командир 6-го танкового корпуса 1-й танковой армии имел приказ Катукова не ввязываться в бой за Томаровку, а блокировать этот укрепленный узел противника, обойти его и двигаться дальше. Однако, несмотря на четко поставленный приказ генерал Гетман с утра 4 августа начал наступление на сильно укрепленную Томаровку. Катукову пришлось вмешиваться лично, и только во второй половине дня 6-й танковый корпус обошел Томаровку с востока. В качестве заслона против нее была выделена мотострелковая бригада. В результате безуспешных боев за Томаровку 6-й танковый корпус потерял 21 танк и 300 человек убитыми и ранеными. Также в боях за Томаровку принял участие 5 гв. танковый корпус, находившийся в оперативном подчинении 1-й танковой армии. Потеряв 23 танка во фронтальных атаках на Томаровку и не добившись успеха, он получил задачу обойти немецкий опорный пункт с востока. Но дело было не только и не столько в этом.