Уже 27 марта 1919 года Антонов-Овсеенко телеграфировал главкому: «…нами прорван центр противника, захвачены 5 штабов дивизий, штаб корпуса, 200 орудий, 100 бомбометов, до 1000 пулеметов, оторванный правый фланг противника почти окружен…»
Поражению петлюровцев на фронтах способствовало бездействие Запорожского корпуса (10 тысяч бойцов) и измена его нового командира — атамана Волоха. Видя, что красные побеждают на всем фронте, Волох решил немедленно перескочить в стан победителей. 21 марта 1919 года он распространяет среди солдат своего корпуса революционный Универсал с призывом к запорожцам перейти на сторону Красной Армии, организовывает ревком и даже пытается сформировать новую альтернативную власть в Украине, обманув своих подчиненных вестью о том, что Петлюра арестован, а армия УНР присоединилась к красным. В конце марта Волох достиг некоторого временного успеха в развале корпуса, но вскоре был арестован офицерами корпуса, которые почувствовали себя заложниками бездарного и непредсказуемого командующего-авантюриста. Волох успел вывести части на Одесское направление, однако с севера, востока и юга все пути были перекрыты красными и кольцо окружения сужалось. Единственный путь спасения вел на запад, к Днестру, к румынской границе. Часть корпуса (5 полков) пыталась пробиться на юг, во французскую зону. Однако сильный красный заслон у станции Раздельная и сообщение о захвате атаманом Григорьевым предместий Одессы вынуждают окруженных повернуть на Тирасполь.
После ареста Волох был отстранен от командования и подписал обязательство не вмешиваться в военные и политические дела. Командиром Запорожского корпуса был избран полковник Дубовой, который выдвинул план выхода корпуса через Румынию, в западные районы Украины для соединения с войсками Петлюры. 16 апреля после консультаций с представителями Антанты румынские власти пропустили запорожцев (около 8 тысяч бойцов) через Молдавию, предоставив им 80 железнодорожных эшелонов, но при этом полностью разоружив корпус. Однако Петлюра, несмотря на предательство Волоха, освободил последнего из-под ареста и предложил ему возглавить 6-ю дивизию армии УНР, а вскоре по приказу Петлюры Волох становится Главкомом повстанческих войск Украины.
Военная катастрофа армии УНР привела к отставке наказного атамана и военного министра. В Каменец-Подольском ширились ложные слухи о том, что Проскуров уже пал и красные движутся на Каменец…
Одновременно с прорывом красных на центральном участке фронта на его северном участке в середине марта 1919 года началось неожиданное контрнаступление петлюровцев. Оно было приурочено к окончанию реорганизации корпуса сечевых стрельцов, двадцать дней находившихся на Отдыхе. Сосредоточив значительные силы на Волыни (до 13 тысяч штыков), петлюровцы 15 марта 1919 года ударили на Киев. Наступавших ждал ошеломляющий успех, потому что основные силы красных находились южнее, у Жмеринки. Петлюровцы, прорвав фронт Западной армии между Коростенем и Овручем, захватили Коростень, двинулись на Киев (силами в 4 тысячи штыков, при 2 бронепоездах). Пройдя с боями 180 км, войска Петлюры дошли до реки Ирпень, оказавшись в 35 км от столицы. У большевиков не было резервов защищать Киев. Южный фланг Западной армии (9, 21, 151-й полки) был полностью разгромлен, некоторые советские части отказывались выходить на позиции. В Гомеле, в тылу Западной армии, произошло крупное антибольшевистское восстание частей гарнизона, которое подорвало возможности к активному сопротивлению на этом участке фронта. Успеху наступления содействовало и то, что во второй половине марта 1919 года в тылу Красной Армии появились первые повстанческие отряды из крестьян, недовольных политикой «военного коммунизма». Петлюра надеялся, что повстанцы окажут действенную поддержку в реализации Киевской операции. Отряды атаманов Струка и Зеленого повернули свои винтовки против красных, а у Казатина появился повстанческий отряд петлюровского атамана Соколовского.
В Киеве уже началась паника и безвластие. Советское правительство Украины, только 15 марта переехавшее из Харькова в Киев, спешно готовилось к эвакуации. Руководство Советской Украины Посчитало, что успех наступления петлюровцев был следствием того, что между польской армией и армией ЗУНР было достигнуто перемирие и галицкие стрелки были переброшены с польского фронта на Киев.
22 марта петлюровцы вошли в Житомир, используя панику в Житомирском гарнизоне и бунт красных частей, I которые разгромили местные ЧК и ревком. Наступая, петлюровцы вернули себе Бердичев и Казатин. 24–25 марта стали критическими днями для киевских большевиков. Антонов-Овсеенко был вынужден срочно выехать в Киев, чтобы воспрепятствовать его неминуемой сдаче. Он провел мобилизацию коммунистов в Киеве, подтянул резервы главкома (4 тысячи штыков) и к 26 марта смог остановить петлюровское наступление на Киев.
В это же время красные части были отброшены от Ровно и Сарн и выбиты из украинского Полесья за реку Припять, Одновременно с наступлением на севере Украины петлюровцы попытались перейти в контрнаступление на южном участке фронта. Враг был отбит от Умани и петлюровцы силились пробиться в район Тараща — Черкассы, где не так давно вспыхнуло, антибольшевистское восстание. 26 марта петлюровцы снова врываются в Бердичев. План Петлюры состоял в том, чтобы ударами с севера и юга окружить и уничтожить основную центральную группу красных, оторвавшуюся от своих тылов и баз, захваченную наступлением на Проскуров.
Однако взять Киев в марте 1919 года у петлюровцев уже не было сил, как и не было сил совершить столь масштабную операцию по окружению. Армия УНР исчерпала свои людские резервы и военные запасы. К тому же и самим наступавшим, оторвавшимся от тылов, грозило окружение. Но главным недостатком проведения операции было незнание замыслов противника, отсутствие хорошо налаженной разведывательной сети. Красные пошли на встречное наступление, ударив по слабой центральной части петлюровского фронта, что предопределило полный развал единого фронта. На южном участке фронта, который оказался полностью отрезанным от главных сил Петлюры, красные 14 марта заняли Умань, 21 марта — Христиновку, 31 марта — станцию Вапнярка.
Особенно упорные бои проходили в конце марта 1919 года за город Бердичев, который несколько раз переходил из рук в руки. 7 апреля красные вернули себе Коростень. 1 апреля они захватили Житомир, но были тут же выбиты петлюровцами. Однако 12 апреля советские войска вновь взяли город. На следующий день петлюровцы были отбиты от Бердичева, после чего начался быстрый откат армии Петлюры на запад. Киевская операция провалилась, превратившись в контрнаступление красных. Ее провалу способствовал рейд конницы красного казачества и 1-го конного полка по тылам армии УНР по маршруту на Староконстантинов — Изяславль — Шепетовку. В ходе этого рейда тыл петлюровцев был разгромлен, в боях погиб видный деятель УНР полковник И. Луценко.
Военная инициатива полностью перешла в руки красных. Главные силы Петлюры, располагавшиеся на Волыни, в районе Ровно, после падения Проскурова оказались полностью отрезанными от петлюровцев, оборонявших Каменец-Подольский. Защитники Каменец-Подольского в середине апреля 1919 года были вынуждены отойти за речку Збруч на территорию Западно-Украинской Народной Республики (ЗУНР). Збруч не был серьезным препятствием для Красной Армии, однако с политической точки зрения эта река была границей, за которой простирались территории ЗУНР, еще полгода назад принадлежавшие Австро-Венгрии. Выйдя на Збруч, Красная Армия в нерешительности остановилась. У большевиков имелись некоторые планы на союз с армией ЗУНР. Ленин думал договориться с галичанами, обещая им вооружение и союз в войне против Польши, но одновременно требуя от них полного разрыва с Петлюрой и пропуска частей Красной Армии через Галичину в Венгрию.
8 апреля 1919 года советским конным соединением Крючковского был занят Проскуров, а в течение последующих четырех дней к красным переходят города: Староконстантинов, Новоград-Волынский, Каменец-Подольский. Штаб армии УНР был вынужден переехать из Проскурова в маленькое местечко Здолбунов, а все центральные учреждения УНР эвакуировались в Ровно. Крах центрального участка петлюровского фронта привел к тому, что армия Петлюры оказалась разорвана на 3 части: Волынскую (основную), Херсонскую (Запорожская дивизия) и Днестровскую (части 3-й дивизии, ушедшие в Галичину, за реку Збруч). В основной группе армии Петлюры осталось около 15 тысяч штыков из строевых частей и 5 тысяч мобилизованных крестьян, 350 пулеметов, 95 пушек.
На фронте с востока против петлюровцев действовало до 13 тысяч штыков и сабель красных, при 42 пушках и 220 пулеметах, а с запада петлюровские позиции теснили части польской армии (8 тысяч штыков и сабель).
