Туманным утром 16 декабря началось общее наступление войск Юго-Западного фронта и левого крыла Воронежского фронта на Среднем Дону, в котором участвовали 6-я армия Воронежского фронта и часть Юго-Западного фронта — 1-я и 3-я гвардейские армии, 5-я танковая армия, 2-я и 17-я воздушные армии. В наступательной Среднедонской операции, имевшей кодовое название «Малый Сатурн», со стороны Красной армии были задействованы 36 дивизий численностью более 425 тысяч человек, свыше 5 тысяч орудий и миномётов (не считая 50-миллиметровых миномётов и зенитных орудий), а также свыше 1 тысячи танков и более 400 самолётов.
Атаке предшествовала полуторачасовая артиллерийская подготовка, начавшаяся в 8 утра на всём протяжении фронта — от Осетровской излучины Дона у села Верхний Мамон до устья реки Чир. В половине десятого артподготовка закончилась повторным мощным налётом всех огневых средств по переднему краю обороны врага. Затем в атаку пошла пехота, а вслед за стрелковыми частями двинулись и танковые корпуса.
В течение первых трёх часов боя части 6-й и 1-й армий прорвали оборону противника и углубились на полтора-два километра. При этом танки, двинувшиеся в атаку без предварительной инженерной разведки, наткнулись на минные поля, понесли потери и были вынуждены приостановить наступление до проделывания проходов в минных заграждениях.