Проведение операции
В начале Тираспольско-Мелитопольской оборонительной операции войска 18А отошли и заняли УР Могилев-Подольск, а 9А удалось удержать западнее Днестра. Командование Южного фронта спешило вывести из мешка левофланговые дивизии, продолжавшие стоять на государственной линии (51 РД, 25 РД, 150 РД и 95 РД). Эти советские дивизии понесли большие потери, но противник на участке границы от Килии до Леово - около 270 км - не смог ее перейти.
Приморская группировка начала отход за Днестр и заняла оборону на восточном берегу реки на участке Дубоссары - Тирасполь. 24 июля командующий 18-й армией поставил 48-й КА в наступление - разгромить Балто-Кодымскую группировку 30-го корпуса противника и оказать помощь 6-й и 12-й армиям, действующим севернее 6-й и 12-й армий. -й армии, находившейся под угрозой окружения. 2-й кавалерийский корпус должен был занять исходную позицию на правом фланге 9-й армии северо-западным фронтом. Чтобы закрыть прорыв, 150-й стрелковой дивизии было приказано срочно загрузить машины 9-го автотранспортного полка для переброски из Тирасполя в Котовск для удержания города. 150-я БД займет оборону Котовска, а 51-я БД - оборону Ананьева.
28 июля 5-я кавалерийская дивизия, заняв исходную позицию на правом фланге корпуса, успешно атаковала противника в 3–5 км западнее Балты. Штаб 198-й немецкой пехотной дивизии потерпел поражение. Однако в это время на левом фланге корпуса 9-я кавалерийская дивизия, имея разрыв со своим левым соседом (150-я пехотная дивизия), получила удар от противника силами двух пехотных батальонов с танками во фланге и задний. В результате передовой разрыв на стыке 9-й и 18-й армий не был ликвидирован контратаками 2-го кавалерийского корпуса, 150-й и 51-й стрелковых дивизий. К утру 29 июля положение 18-й армии стало очень нестабильным. После взятия Балты противник создал угрозу флангу 2-го кавалерийского корпуса. По приказу 9-й армии 1 августа 2-й кавалерийский корпус получил оборонительную задачу: удержать район Пасат, Балта. Вся 9-я армия также перешла в оборону. Но уже 2 августа корпус был подчинен командующему Южным фронтом генералу армии И. В. Тюленеву и получил от него задачу сосредоточиться южнее Первомайска.
Заняв большой фронт, 18-й механизированный корпус был рассредоточен и отступил на восток, получив возможность вести сдерживающие бои с наступающими дивизиями 17-й армии на восточном берегу Буга. На правом фланге армии отступала так называемая группа Гольцева (сводные части 218-й моторизованной дивизии, 47-й танковой дивизии, 145-го танкового полка, 757-го противотанкового полка). К 3 августа в группе было всего 300 человек с 14 орудиями. Именно этот отряд 3 августа оказался противником немецкой боевой группы 16-й танковой дивизии, захватившей Первомайск. 2-3 августа советские войска оставили Первомайск и Кировоград. Фронт уже колебался в 160-200 км к востоку с севера над Котовском. Первомайск уже был занят частями 14-го моторизованного корпуса противника. Затем они попытались отбросить город контратакой 17-го стрелкового корпуса, но им не удалось добиться успеха в этом подвиге. Кроме того, части 16-й немецкой танковой дивизии продолжали движение на юг.
Дивизии противника вытеснили 18-ю армию южнее Первомайска, ясно продемонстрировав свое намерение глубоко охватить правый фланг 18-й армии. Дорога из Первомайска в Николаев проходила через Вознесенск, то есть по левому берегу Южного Буга. Это означало, что если противник займет Вознесенск и двинется к Николаеву, основные силы Южного фронта будут прижаты к Черному морю и отрезаны с востока. Для парирования прорыва в построении 9-й армии 51-я пехотная дивизия, выведенная из состава Приморской армии 29 июля в резерв фронта. Перейдя Днестр, десять немецких дивизий прорвали оборону 9-й армии и к 8 августа разрезать напротив пересечения 30-й СД (это было южнее) и 51-й СД (было севернее) в направлении Березовки, что как раз оказалось 150кд.
Сломив к 8 августа сопротивление 6-й и 12-й армий, противник смог беспрепятственно продвинуться к Днепру и в тыл войскам Южного фронта. В связи с этим началось отступление Южного фронта на левый берег реки Южный Буг. 16-я танковая дивизия вермахта подошла к Вознесенску с востока. Удержать город не удалось. 9-я кавалерийская дивизия даже не смогла завершить переправу. 72-й кавалерийский полк был атакован танками, был отброшен и даже рассредоточен. Оставшиеся два полка дивизии полковника Бычковского, уже перешедшие через Буг, вместе со штабом дивизии и ее командиром были отброшены к поселку Вознесенский, расположенному северо-восточнее Вознесенска. Четвертый полк этой дивизии (136-й) не смог форсировать Буг и остался на правом берегу. 5-я и 9-я кавалерийские дивизии были разобщены. При этом противник прорвался на стыке 9-й и Приморской армий, вынудив их отступать в разных направлениях: Приморская армия на юге в сторону Одессы, 9-я и 18-я армии на востоке до Николаева.
8 августа немцы перерезали трассу Одесса-Николаев. 25-28 сентября советская армия перешла в наступление в районе села Балки. Был создан плацдарм, и гитлеровцы перебросили туда войска, которые должны были двинуться в Севастополь. Прорыв советских войск был ликвидирован, но войскам 51-й и отдельных приморских армий был дан перерыв и время для укрепления обороны.