Сражение началось в ночь с 2 на 3 августа, когда 208-я ночная ближнебомбардировочная дивизия полковника Леонида Юзеева из 2-й ВА ВорФ совершила 292 самолето-вылета для ударов по главной полосе обороны противника перед фронтом 5-й и 6-й гвардейских армий[663]. Одновременно по германским позициям на запланированных участках прорыва нанесли удары самолеты дальней авиации, которые совершили за ночь 370 самолето-вылетов[664]. После этого была проведена 160-минутная артиллерийско-минометная подготовка атаки советских войск, в которой участвовало около 6 тыс. артиллерийских орудий, средних и тяжелых минометов дивизионной, корпусной и армейской артиллерии, а также приданной артиллерии усиления РГК, переброшенной во второй половине июля с БрФ[665].

Артподготовка на Воронежском и Степном фронтах была организована командующими фронтовой артиллерией генералами Сергеем Варенцовым и Николаем Фоминым по следующей схеме[666]. Подготовка началась по общему сигналу в 5 часов 3 августа, до рассвета, с мощного 5-минутного налета всех огневых средств по переднему краю противника. Затем в ожидании полного рассвета была сделана получасовая пауза (период паузы в графике артподготовки был обусловлен стремлением ввести неприятеля в заблуждение относительно точного времени начала атаки[667]), а в 5.35 началась контрольная пристрелка и поверка прицелов, продолжавшаяся в течение одного часа. После этого, с 6.35 до 7.50, артиллерия обоих фронтов вела методический огонь по уничтожению и разрушению огневых средств и оборонительных сооружений противника, завершившийся огневым налетом всеми средствами реактивной артиллерии. С 7.55 до 8.00 реактивная артиллерия вела залповый огонь, все другие огневые средства нарастающими темпами обстреливали передний край главной полосы обороны противника, а пехота и танки ударных частей в это же время начали приближение к передовым неприятельским траншеям. В 8.00, по сигналу, переданному по радио, артиллерия перенесла свой огонь на вторые и третьи траншеи, проходившие в 500–800 м от переднего края вражеской обороны[668], и вела его до 8.15, а стрелковые части и танки прорыва двинулись в атаку. В дальнейшем артиллерия двух фронтов еще в течение 45 минут вела огонь на подавление наиболее важных опорных пунктов и узлов сопротивления неприятельской обороны на глубине до 2 км. Орудия прямой наводки с началом атаки перешли на непосредственное сопровождение танков и пехоты, действуя в их боевых порядках.

Одновременно с проведением артподготовки авиация 2-й и 5-й воздушных армий наносила бомбоштурмовые удары по укреплениям противника, местам расположения его резервов и позициям артиллерии, а также обстреливала вражеские боевые порядки артиллерийско-пулеметным огнем. План боевого применения авиации заключался в том, что самолеты-штурмовики должны были массированными ударами уничтожить цели, находящиеся вне сектора обстрела наземной артиллерии, а также подавить огневые точки противника в момент смены артиллерией своих позиций; бомбардировщики большими группами наносили удары по опорным пунктам, штабам, скоплениям резервов противника, а также выполняли задачу подавления вражеской артиллерии на ее огневых позициях[669]. Предполагалось, что максимальная нагрузка на авиационные соединения будет в первый день операции, а в течение следующих трех дней она снизится, поскольку длительно поддерживать высокую интенсивность боевой работы 2-й и 5-й воздушных армий не представлялось возможным. К началу операции 2-я ВА базировалась на 39 аэродромах, из которых 15 находились приблизительно в 25 км от линии фронта, 13 на удалении до 50 км, 11 – от 75 до 150 км; в 5-й ВА аэроузел 4-го иак находился в 50–65 км от линии фронта, а места базирования 1-го штурмового и 1-го бомбардировочного авиакорпусов были удалены на 110 и 200 км соответственно[670]. Поэтому только успешное продвижение наземных войск могло позволить фронтовой авиации постепенно приблизиться к району боевых действий, чтобы обеспечить постоянную высокую интенсивность и оперативность боевой работы.

В 6 часов 30 минут 3 августа авиация 2-й и 5-й воздушных армий нанесла первый удар по позициям артиллерии и опорным пунктам переднего края обороны противника: 36 самолетов-бомбардировщиков и 81 штурмовик из состава 2-й ВА, действовавшие под прикрытием 49 истребителей, бомбардировали район Березов – Гремучий и штурмовали цели на 6-километровом участке прорыва 5-й гв. А ВорФ; 50 самолетов-бомбардировщиков 1-го бак 5-й ВА бомбардировали район колхоза «Смело к труду», а также опорные пункты немцев в Терновке и Шопино, в полосе наступления 53-й А СтепФ[671].

После артподготовки и удара авиации в атаку на противника перешли части 5-й и 6-й гвардейских армий, 1-й и 5-й гвардейской танковых армий, 5-го Сталинградского гв. тк ВорФ; 53-й А, 1-го механизированного и 48-го стрелкового корпусов 69-й А СтепФ.

На ВорФ в полосе 5-й гв. А три стрелковые дивизии 32-го гв. ск под командованием генерала Алексея Родимцева, а также две стрелковые дивизии первого эшелона 33-го гв. ск под командованием генерала Михаила Козлова, наступавшие при поддержке 192-й тбр, двух отдельных тп и одного сап, нанесли удар на стыке 332-й и 167-й немецких пехотных дивизий, смяли опустошенные артогнем части первого эшелона этих соединений и к 11 часам прорвались в глубину вражеской обороны на 4–5 км, выйдя на рубеж Драгунское – Березов. Этот быстрый успех оказался достигнут в первую очередь за счет массированного применения артиллерии, организованного штабом 7-го акп РГК под командованием генерала Павла Королькова, который в период после 15 июля был переведен с БрФ по указанию маршала артиллерии Николая Воронова[672]. При подготовке наступления на направлении главного удара в полосе 33-го гв. ск 5-й гв. А были сосредоточены 13-я артдивизия прорыва под командованием полковника Даниила Краснокутского, а также 3-я гвардейская тяжелая миндивизия под командованием полковника Петра Колесникова[673](всего 9 артбригад – 3 гвардейские минометные, 3 тяжелые гаубичные, 1 минометная, 1 легкая и 1 гаубичная бригады – по штату 356 артиллерийских орудий и тяжелых минометов, в том числе 92 артиллерийских орудия калибром 152 мм и более, а также от 432 до 864 пусковых рам для реактивных снарядов М-31 или М-30[674]), переданные ВорФ к 1 августа из состава 2-го акп РГК после решения задач по прорыву обороны противника в полосе 3-й и 63-й армий БрФ.