В 9.30 24 января 1944 г., после мощной артиллерийской подготовки и успешной атаки пехоты, бригада выступила в прорыв. К 10.00 ПО достиг Ястребеньки, где преодолел минное поле и, наступая вслед за пехотой, обогнал её на рубеже Лазаревка, Хомутец. К 13.00 вся бригада обогнала наступающую пехоту и продолжала наступление в заданном направлении. К 19.00 44-я гв. тбр, двигаясь без дорог, достигла района 2 км северо-восточнее Гнильца, где головная рота ПО обнаружила отходящую колонну артиллерии противника на Гнилец на автотяге. Не давая противнику опомниться и развернуться для ведения огня, рота стремительно атаковала колонну и уничтожила 10 автомашин с орудиями на прицепе и до 20 солдат и офицеров противника. Уцелевшие машины противника успели проскочить в Гнилец, откуда по колонне бригады был открыт беспорядочный артиллерийский огонь, не причинивший бригаде вреда. Часть машин противника направилась в Машарино, преследуя её; головная рота ПО направилась в Машарино, увлекая за собой всю колонну ПО. В связи с тем, что ПО отклонился от маршрута, и во избежание потери времени, было принято захватить Гнилец, имея в голове 124-й тб, а за ним 125-й тб, который за время ввода в действие 124-го тб успел развернуться и следовать за ним.
Попытки захватить Гнилец с хода успеха не имели. Встреченный противотанковым артиллерийским огнём и потеряв один танк, 124-й тб отошёл на исходные позиции – высота 206,5. В течение всей ночи велись боевая танковая и пешая разведка, которая установила наличие в Гнильце танков, пехоты и большого количества артиллерии.
За первый день боя 44-я гв. тбр потеряла пять танков. Из них 4 танка подорвались на минных полях на южной окраине Ястребеньки (три из них было отремонтировано в тот же день и вступили в строй). Потери в личном составе – 7 раненых. После тщательной ночной разведки было принято решение атаковать Гнилец двумя танковыми батальонами, из которых один огнём с места должен поддерживать атаку другого и атаковать вслед за ним.
В 8.00 24 декабря 1943 г. началась сильная артподготовка. ПО 45-й гв. тбр в составе 1-го тб с 1/мба, иптаб, взводом ПТР, миномётным взводом и сапёрной ротой 134-го огсп в 8.25 выступил из района исходных позиций в направлении Ястребеньки, ожидая следования за наступающими стрелковыми частями в готовности к вводу в прорыв и поддержке пехоты огнём. Части 305-й сд, начав наступление, в 10.30 овладели Ястребенькой и продолжали наступление в направлении Дубровки. Впереди действующие слева части 107-й сд в 10.40 заняли Дубровку, Хомутец. ПО 45-й гв. тбр, двигаясь за пехотой, в 11.00 переправился через правый приток реки и в 11.15 вышел на восточную окраину Ястребеньки. 39-й отп, осуществляя прорыв обороны противника, в 11.20 продолжал наступление впереди пехоты. Вышел из Дубровки в направлении Брусилова, где противник оказал упорное сопротивление, опираясь на ранее подготовленный рубеж обороны.
В 11.35 был получен приказ штаба корпуса о выступлении главных сил бригады. Части бригады начали движение и прошли головой исходный пункт Марьяновка: 2-й тб в 12.00; 362-й гв. иптап в 12.15; 3-й тб в 12.30. К 14.00 наступающие стрелковые части, ввиду упорного сопротивления противника в Брусилове, продолжали движение обходом с юга, оставив для блокировки Брусилова часть пехоты и противотанковую артиллерию. ПО 45-й гв. тбр, продолжая движение непосредственно за наступающей пехотой, к 14.30 достиг рубежа ввода в прорыв: западная окраина Брусилова, западная окраина Соловиевки. Обогнав пехоту, ПО форсированным маршем, встречая слабое сопротивление противника, наступал в направлении пункта Водотый. В этом населённом пункте противник оставил прикрытие, силою до двух рот пехоты с артиллерией и пятью танками, для сдерживания наступления танков бригады с целью обеспечения беспрепятственного отвода главных сил.
В 16.00 ПО, атакой танков с севера и юга, овладел Водотыем, автоматчики мба прочесали его и очистили от противника. В 19.00 ПО бригады выступил из Водотыя и к 23.00 овладел с боями Озёрами, заняв оборону на юго-западной окраине Озёр, выставив танковые заслоны у Болячева и Западни. Главные силы 45-й гв. тбр в составе 2-го и 3-го тб, 362-го гв. иптап, роты мба, батареи 797-го зап двигались за ПО бригады и к 20.00 сосредоточились в Водотые, где заняли оборону в готовности к отражению контратак противника.
При обходе Брусилова с юга были выставлены танковые заслоны на дорогах от 2-го тб и иптап с задачей не допустить отхода противника из Брусилова. С утра было сильное потепление, вызвавшее распутицу, вследствие чего размыло все дороги и тылы отстали от частей бригады. Не имея подвоза, части 45-й гв. тбр не имели возможности дозаправиться горючим и боеприпасами, что отразилось на выполнении задач последующих дней. За день боя 24 декабря 1943 г. бригада потеряла три танка: один Т-34 в 3-м тб сгорел от артиллерийского огня и два Т-34 в 1-м тб подорвались на минах.