Прочное закрепление за собой Букринского плацдарма, сосредоточение на нем основных сил 3-й гвардейской, 40-й и 27-й армий и организация бесперебойной переправы и снабжения войск позволили советскому командованию начать подготовку к наступлению с Букринского плацдарма, в соответствии с первоначальным замыслом, в общем направлении на Кагарлык, Фастов, Брусилов с целью охвата киевской группировки противника с юга. Согласно плану командования фронта, к исходу первого дня наступления войскам армии предстояло выйти в район Поток, к исходу второго дня достичь Ставы, к исходу третьего дня овладеть Белой Церковью, к исходу четвертого дня выйти в район Фастов и на пятый день наступления занять Брусилов.429 С 3 октября соединения 3-й гвардейской танковой армии, выделенной во фронтовой эшелон развития успеха, передавали свои участки соединениям 40-й и 27-й армий, вели разведку и рекогносцировку направлений атаки. Первоначально срок начала наступления был назначен на 4 октября, однако вследствие недостаточного количества подвезенных на плацдарм боеприпасов (вплоть до 11 октября основной станцией снабжения армии оставалась ст. Виры, расположенная на расстоянии 290 км от Букринского плацдарма; лишь 11 октября снабженческие грузы начали прибывать на отстоящую на 50 км от плацдарма ст. Яготин430) и контратак противника наступление постоянно откладывалось до 12 октября. Окончательно поставленные перед армией задачи выглядели следующим образом:
— 7-й гвардейский танковый корпус развивает успех 161-й стрелковой дивизии 40-й армии и 147-й стрелковой дивизии 27-й армии и наступает в направлении Великий Букрин, Ромашки, Грушево, Пии, имея ближайшей задачей овладеть районом Грушино, к исходу второго дня наступления выйти в район Малые Прицки, в дальнейшем иметь в виду развить наступление на Кагарлык, Ставы;
— 6-й гвардейский танковый корпус развивает успех 55-й стрелковой дивизии 27-й армии и наступает в направлении Григоровка, Черныши, Шандра, Поток, имея ближайшей задачей овладеть районом Черныши, к исходу второго дня наступления занять Поток, имея в виду развить наступление на Липовец, Терновка;
— 9-й мехкорпус наступает в направлении Малый Букрин, Дудари, Макадоны, имея ближайшей задачей выйти в район Дудари, к исходу второго дня наступления достичь Горбиевки, с выполнением ближайшей задачи выйти во второй эшелон армии и наступать за центром армии в общем направлении на Расавку.431
В составе 3-й танковой армии предполагалось использовать 166-й отдельный инженерно-танковый полк — первый в Красной Армии полк танков-тральщиков. Танковые тралы проходили боевые испытания на Сталинградском и Северо-Кавказском фронтах и на Орловском направлении, однако использовать в боевой обстановке полк тральщиков предстояло впервые. Полк имел 286 чел. личного состава, 22 танка Т-34, 18 минных тралов, 18 автомобилей «Студебеккер», специально предназначенных для перевозки тралов, и 56 обслуживающих колесных машин.432 Решением командующего 3-й гвардейской танковой армии передовому отряду каждого из корпусов придавалась рота танков-тральщиков в составе 7 танков Т-34 и 6 тралов. Первоначальным планом предполагалось, что при обнаружении на пути передового отряда минного поля танки-тральщики броском выйдут в голову передового отряда и протралят минное поле, обеспечив тем самым безостановочное движение вперед передового отряда.433