С рассветом 15 ноября противник возобновил активные боевые действия в районе Корнина и юго-восточнее Житомира.

В районе Корнин немцы наносили удар силами 1-й танковой дивизии и танковой дивизии СС «Адольф Гитлер» на Соловьевка, Брусилов. В результате ожесточенного боя, длившегося целый день, противнику удалось вечером овладеть Соловьевкой. Танковая группа 3-й гвардейской танковой армии и 17-й гвардейской стрелковый корпус были вынуждены отойти к северу. 71-я стрелковая дивизия 21-го стрелкового корпуса, оказывая слабое сопротивление противнику, отошла за боевые порядки 17-го гвардейского стрелкового корпуса и в районе Юзефовка приводила свои части в порядок.

Юго-восточнее Житомира 7-я немецкая танковая дивизия, насчитывавшая в своем составе не менее 75 танков, с рассветом 15 ноября атаковала выходившие на свой участок части 23-й стрелковой дивизии в районах Тарасовка, Млинище и левофланговые части 218-й стрелковой дивизии в районе Пески. Окружив и уничтожив отдельные подразделения 23-й стрелковой дивизии, немцы пытались развить наступление на Житомир и ворваться в него с юго-востока. Однако в результате стойкого сопротивления основных сил 23-й стрелковой дивизии и контратаки корпусного резерва и частей 30-й стрелковой дивизии наступление противника было остановлено. Настойчивые атаки частей 23-го стрелкового корпуса, предпринимавшиеся в течение всего дня 15 ноября и ночью на 16 ноября с целью разгрома 7-й танковой дивизии немцев и выхода на намеченный для корпуса рубеж обороны, успеха не имели. 218-я стрелковая дивизия, оставив Пески, отвела свои левофланговые части на северный берег реки Тетерев в район Слобода Селец. 23-я стрелковая дивизия вела бои на линии Быстры, (иск.) Тарасовка. 30-я стрелковая дивизия оставалась на намеченном для нее рубеже.

В течение 15 ноября части 3-й гвардейской танковой армии передавали оборону района Фастова 50-му стрелковому корпусу.

Командующий фронтом в течение 15 ноября принял ряд дополнительных мер к укреплению обороны на брусиловском направлении и в районе Житомира. Самым важным мероприятием являлось решение на перегруппировку 132-й и 141-й стрелковых дивизий и управления 30-го стрелкового корпуса 60-й армии в район Житомир. Командующий фронтом лично поставил задачу 30-му стрелковому корпусу в составе указанных дивизий занять оборону по северному берегу реки Тетерев и не допустить прорыва противника на север и обхода им Житомира с востока. 141-я стрелковая дивизия должна была занять оборону на участке восточная окраина Житомир, Левков и 132-я стрелковая дивизия – на участке (иск.) Левков, Коростышев. Корпус оставался в оперативном подчинении 60-й армии. От 38-й армии командующий фронтом потребовал во что бы то ни стало удержать Житомир.

Для усиления брусиловского направления командующему 40-й армией было приказано передать в 38-ю армию 241-ю стрелковую дивизию и не позднее 23 часов 15 ноября сосредоточить ее в районе Брусилов. 100-я и 237-я стрелковые дивизии передавались из 27-й в 40-ю армию.

В 4:15 16 ноября командующий фронтом поставил 38-й армии задачу: в течение 16–17 ноября разгромить корнинскую группировку противника и восстановить положение.

Бои 16 ноября. Захватив инициативу в боях 15 ноября, противник в течение всего следующего дня продолжал вести настойчивые атаки как у Брусилова, так и восточнее Житомира.

16 ноября 1-я танковая дивизия и танковая дивизия С С «Адольф Гитлер» вновь попытались прорваться к Брусилову. Однако вследствие упорного сопротивления наших войск немцы смогли к исходу дня овладеть лишь одним населенным пунктом Дивин, вынудив части 70-й гвардейской стрелковой дивизии и группы генерала Сулейкова к отходу в район села Вилыпка. Потерпев неудачу в попытках овладеть Брусиловым лобовыми атаками с юга, противник во второй половине дня начал атаки в направлении Водотый, Вильня на участке 211-й стрелковой дивизии, которая с боем стала отходить к северу. К исходу дня немецкие танки прорвались в район Вильни. Создалась угроза выхода немцев на тылы 75-й гвардейской и 202-й стрелковых дивизий.

В результате боев 16 ноября немцы добились значительного успеха восточнее Житомира. 7-я танковая дивизия совместно с 20-й мотодивизией, переброшенной за ночь из района Туровец, Града, форсировали реку Тетерев и к исходу дня овладели населенным пунктом Левков. Одновременно 88-я пехотная дивизия, наступавшая на Житомир с юга, также форсировала реку Тетерев и, потеснив части 218-й стрелковой дивизии, вышла к южной окраине Житомира и в район южнее Вацьков. Создалась угроза выхода противника на шоссе Житомир-Киев восточнее города. К исходу дня 23-й стрелковый корпус вел бой на линии южная окраина Житомира, Слобода Селец, Вацьков, северо-восточная окраина Левков, Туровец, Града.

В течение 15 и 16 ноября противник вывел в резерв танковую дивизию СС «Рейх», находившуюся на участке фронта восточнее Фастова, и сосредоточил ее в районе Гребенки, а также 19-ю танковую дивизию с участка против букринского плацдарма. Можно было предполагать, что неприятель использует эти дивизии для усиления своих атак у Брусилова и Житомира.

В связи с дальнейшим осложнением обстановки в районах Брусилова и Житомира командующий фронтом вновь принял меры к усилению 38-й армии частями и соединениями за счет других армий фронта. В этот день из 40-й в 38-ю армию были переданы 52-й стрелковый корпус (147-я, 42-я гвардейская и 253-я стрелковые дивизии), 5-й гвардейский танковый корпус, 37-я легкая артиллерийская и 9-я истребительно-противотанковая артиллерийская бригады, а также один истребительно-противотанковый артиллерийский полк из 13-й армии. Все эти войска направлялись для усиления обороны на брусиловском направлении. Из состава 27-й армии была выведена 93-я танковая бригада и направлена в резерв фронта в район Святошино.

16 ноября были также внесены изменения в состав и задачи армий и изменены разграничительные линии между ними. В состав 60-й армии включался 1-й гвардейский кавалерийский корпус (2-я и 7-я гвардейские кавалерийские дивизии), 23-й стрелковый корпус (218-я, 23-я и 30-я стрелковые дивизии) и 3-я гвардейская воздушно-десантная дивизия. Армия должна была прочно оборонять занимаемый войсками рубеж, уделяя основное внимание обороне Житомира. Разграничительная линия армии слева с 24 часов 16 ноября устанавливалась по рубежу: Раковичи, Ленино, река Тетерев, Коростышев, Ивница (все пункты, кроме Раковичи, для 60-й армии включительно).

Таким образом, оборона Житомира возлагалась на войска 60-й армии. Приняв житомирский участок фронта, командующий 60-й армией уже в 20:40 16 ноября отдал командиру 1-го гвардейского кавалерийского корпуса краткий и категорический приказ: «г. Житомир оборонять до последнего человека!».

30-му стрелковому корпусу (141 – я, 132-я стрелковые дивизии и 248-я стрелковая бригада) командующим фронтом в 18 часов была поставлена новая задача. Корпус должен был организовать оборону по реке Тетерев на участке Харитоновка, Коростышев, Козиевка, Ленино фронтом на восток и юго-восток.

38-й армии силами вновь передаваемого ей 52-го стрелкового корпуса было приказано:

• Организовать оборону по реке Здвиж на участке Фасовочка, Юров, Бол. Карашин, Лазаревка фронтом на северо-запад.