Главком Муравьев был неудовлетворен первым боем, хотя и разослал победную телеграмму «Всем! Всем! Всем!», в которой сообщал о взятии Киева 23 января и о освобождении «…заключенных в крепости киевских рабочих числом 500 человек…» (такого подвига он еще не совершил, а сотня заключенных все еще сидела под замком в Лавре! — Авт.).
24 января началось с общего штурма Киева, с трех сторон, войсками Муравьева. Еще ночью, часа в два, красные осуществили хитрый обходный маневр. По тонкому речному льду на правый берег Днепра перешла единственная советская конная часть — полк красных казаков Виталия Примакова в 198 сабель. Этот полк переправился на севере от Киева, у Вышгорода, и должен был к полудню того же дня ворваться в Киев и захватить стратегический район Подола.
В десять утра красная кавалерия, не встречая нигде сопротивления республиканских войск, неожиданно ворвалась на Подол. На Подоле, кроме батальона Второй юнкерской школы у Центральной Рады, не было никаких сил. Хотя в юнкерской школе тогда находилось всего 110 юнкеров — черных гайдамаков, им удалось отбить три атаки красной конницы. На помощь Примакову пришли украинские солдаты с нейтрального полка, которые уговорили юнкеров оставить Подол, угрожая в противном случае, соединившись с большевиками, вместе напасть на юнкерскую школу. «Черные гайдамаки» были вынуждены отступить на Крещатик, к Купеческому собранию, где находились основные силы защитников города. За день боев Примаков захватил весь Подол, Куреневку и железнодорожную станцию Пост-Волынский.
Некоторые успехи были у армии Егорова, которая 24 января прорвалась через днепровский железнодорожный мост в киевские предместья. Эти войска за день боев захватили только станцию Киев-Товарный-2. Солдаты старой армии, составлявшие костяк армии Егорова, не желали серьезно воевать и предпочитали при вступлении в Киев просто разбегаться, теряться в сложных лабиринтах киевских улиц (так разбежался 11-й Сибирский полк). Большие успехи в этот день выпали на долю главной колонны наступавших — колонну Берзина. В полдень, после нескольких часов артиллерийской подготовки, на штурм Цепного моста пошли красногвардейцы 2-й армии, пустив впереди Себя броневик. Но броневик был подбит, а первая атака красных захлебнулась в крови… Однако с тыла красным пришла неожиданная помощь… В Печерской лавре, еще с дней киевского восстания, укрывалось несколько десятков восставших рабочих. Узнав о штурме Цепного моста, который находился недалеко от Лавры, восставшие поставили пулемет на высоченную лаврскую колокольню и начали палить из него в спину республиканских солдат.
В тот же день, после двух часов пополудни, к мосту стали приближаться части, высланные на помощь Берзину, из армии Егорова. В таких условиях республиканцы посчитали, что находятся в полном окружении врага, и начали постепенно отходить парковыми днепровскими кручами к стенам Николаевского собора, к «Арсеналу» и дальше, «на отдых» в Политехнический институт. В важнейшем стратегическом районе «Арсенала», прикрывавшем центр города, вечером 24 января окопалось только 200 солдат УНР.
Отряд армии Егорова после 10 часов боя был крайне переутомлен и не решился продолжать наступление в ранних январских сумерках, не зная о том, что армии противостоит только 200 республиканцев. Красные Егорова в этот день ограничились только подтягиванием сил, до 800 штыков, в район «Арсенала». Свежая армия Берзина, беспрепятственно пройдя Цепной мост в 16–19 часов, после отхода республиканцев решилась на неожиданное ночное наступление. В 11 часов вечера Балтийский матросский отряд в 500 штыков пробрался через заросли крутых приднепровских склонов прямо в тыл украинским частям у «Арсенала». Неожиданная штыковая атака матросов сбила республиканскую оборону, и украинский полк имени Дорошенко был вынужден отступить метров на 500 севернее, к Мариинскому дворцу, находящемуся в 400 метрах от Крещатика.
Совет министров УНР, опасаясь внезапного пленения, решил заседать не в здании Центральной Рады, а в здании Военного министерства, которое еще охраняло несколько десятков офицеров. Премьер Голубович считал, что ценой любых жертв необходимо было удержаться в Киеве еще несколько дней, до тех пор, пока в Брест-Литовске не будет подписан мирный договор с «немцем». Подписывать мир в условиях потери столицы было бы не только позорно… это могло бы привести к повышению аппетитов немцев при виде такого слабого союзника, потерявшего даже свою столицу. Так что «киевская оборона» стала частью международной политики и политического торга…
Граф О.Чернин (глава австро-венгерской делегации на переговорах в Бресте), вспоминая настроение тех дней, говорил, что 25 февраля, еще до подписания долгожданного мира между германским блоком и УНР, дипломаты задавали себе вопрос: чья власть в Киеве и кто реальный хозяин Украины? Троцкий уже заявил о захвате советскими частями Киева и всей Украины и о невозможности делегации УНР представлять интересы Украины на переговорах. В то же время украинцы в Бресте настаивали на том, что Киев еще удерживают республиканские войска и заявления Муравьева — Троцкого — фальшивка.
Красные также спешили со штурмом, надеясь, что украинцы не успеют подписать мирный договор до утраты Киева. Еще 24 января, когда красные уже были в трех километрах от здания Центральной Рады, на заседании Центральной Рады в некоторых речах звучали безумно бодрые нотки. Наиболее воинственные «радовцы» предлагали, «собрав все силы, ударить по Дарнице и разбить большевиков», говорили о скором подходе больших формирований вольного казачества с юга Киевщины и о ближайшем контрнаступлении. Но это были только фантомы, даже для обороны города сил уже было недостаточно.
Утром 25 января бои за Киев разгорелись с новой силой. Муравьев приказал своим частям за этот день полностью окружить город и сломить оборону противника. Первая армия Егорова должна была, охватив город с запада, наступать от вокзала на Крещатик и в район дома Центральной Рады. Второй армии Берзина ставились более скромные задачи — полностью захватить Печерск и «Арсенал». Муравьев решил, что свои войска, вяло наступавшие, необходимо: «…подгонять сзади шрапнелью. Не стесняйтесь, пусть артиллерия негодяев и трусов не щадит».
Утро украинские части начали с безумной контратаки красных позиций у «Арсенала». 700 республиканцев с броневиком надеялись столкнуть красных, превышающих республиканцев вдвое, с днепровских круч. Встречный бой продолжался несколько часов, красные не смогли в этот день продвинуться к центру города, хотя и республиканцы вечером были вынуждены возвратиться на свои исходные позиции.
Тогда же отдельные части армии Берзина начали штурмовать Киев со стороны Подола через спуск к Крещатику и Царский сад. Однако там они напоролись на упорное сопротивление гайдамаков Петлюры и после нескольких неудачных атак оставили до следующего дня план штурма этого важнейшего участка обороны «в лоб». В то же время армия Егорова захватила вокзал и прошла с боями до центра города, почти до самого Крещатика, где была встречена последними украинскими резервами — офицерским полком и вольными казаками. К вечеру 25 января продвижение красных войск на всех участках обороны было приостановлено. Однако было ясно, что республиканцы, почти полностью окруженные со всех сторон и потерявшие вокзалы, продержатся недолго.
В руках республиканцев осталась тоненькая полоска улиц — Крещатик, Бибиковский бульвар, Брест-Литовское шоссе, которое оказалось единственным почему-то еще не перерезанным большевиками путем из «киевского мешка» на запад. В этих условиях премьер на заседании Центральной Рады наконец-то заявил о невозможности далее удерживать город и о немедленной эвакуации из города армии и правительственных учреждений. К. этому времени часть министров и чиновников уже неожиданно исчезла из столицы и управлять чем-либо далее не было никакой возможности. Оставшимся при министерствах министрам стало уже известно, что Берлин решил подписать мирный договор и даже «милостиво» предоставить военную помощь УНР. Это сообщение подтолкнуло правительство УНР к немедленной эвакуации, ведь город уже не нужно было удерживать любой ценой.
По единственному оставшемуся в руках республиканцев пути ночью с 25 на 26 января, стали отходить поредевшие и измотанные украинские части. Поздней ночью покинули позиции у Мариинского дворца юнкера и дорошенковцы. Под охраной сечевых стрельцов уезжали на автомобилях на запад высшие чиновники и деятели Центральной Рады, проследовал обоз с ранеными и больными, а далее остатки семи республиканских полков, практически без патронов и продовольствия. Разочарование, обида, страх подгоняли колонну. Только 86 дней продержалась власть Центральной Рады в Киеве…