Немецкие войска, словно «стая гончих», приближались к Дону в районе Воронежа. Уже утром 3 июля разведывательные подразделения 48-го корпуса вермахта вышли на широком фронте к Дону выше устья реки Воронеж. Из всех советских войск на этом рубеже располагалась только 232 сд. Все три полка этого соединения имели задачу удерживать районы переправ через реку, создав там предмостные укрепления. Правофланговый 712-й полк этой дивизии и часть сил 75-го полевого УРа находились на правом фланге соединения у Хвощеватки в районе Новожитинного, значительно севернее того участка, где немцы пытались форсировать Дон, и участия в боях не принимали. Именно через эти переправы впоследствии отошли за Дон дивизии 40-й армии.
Центральную группу мостов в районе Семилук прикрывал 605-й стрелковый полк при поддержке орудий из 425-го артполка 232 сд. Южнее, у устья реки Воронеж, оборону занимал 498-й стрелковый полк, который в свою очередь был усилен истребительно-противотанковым дивизионом соединения. Стык между полками в районе Петино прикрывал сводный батальон учебного центра Юго-Западного фронта. Другой батальон центра и два эскадрона 11-го запасного кавалерийского полка располагались южнее устья реки Воронеж. Они прикрывали рубеж Дона с направления Гремячего. В резерве комдива 232 И.И. Улитина имелся учебный батальон соединения, вооруженный только личным оружием младших командиров — револьверами.
Появление немецких войск у Воронежа днем 3 июля явилось полной неожиданностью для советского командования. И Ставка, и командующий Брянским фронтом ожидали, что к городу должны были в самое ближайшее время подойти соединения 40-й армии. На это же рассчитывал и новый командарм 40 генерал-лейтенант М.М. Попов. Поэтому оборона мостов через Дон имела своей целью удержать переправы. Задача недопущения немцев на левый берег Дона была с точки зрения советского командования менее актуальной. Поэтому на западном берегу части 232 сд создали предмостные укрепления, в которых находилось до трети сил соединения. Основная группировка наших войск располагалась на восточном берегу.
В тылу этих позиций помимо прибывающего эшелонами и сосредотачивающегося 18 тк находился и гарнизон города Воронежа. Он состоял из семи батальонов (из состава) четырех полков НКВД, батальона народного ополчения, подразделений двух зенитно-артиллерийских и одного зенитно-пулеметного полков ПВО. Кроме того, имелся еще бронепоезд «Чапаев», но он действовал на левом берегу реки Воронеж.
На 3 июля все вышеперечисленные части, даже 232 сд, не подчинялись командующему Брянским фронтом. Более того, полки НКВД, за исключением 125-го полка по охране ж/д сооружений, имели приказ покинуть город и прибыть в распоряжение своих непосредственных начальников. В этих условиях максимум того, что могли сделать командиры 41, 125, 233, 287-го полков НКВД — это занять оборонительные рубежи непосредственно в Воронеже, но даже в ходе борьбы за город они не раз получали приказ сняться с занимаемых позиций и убыть к своим соединениям. Войска уходили, а затем, после вмешательства командования фронта или представителя Ставки, их (позиции) приходилось занимать вновь, нередко уже с боем. Командование 3-й дивизии ПВО выделило для огневой поддержки этих шести батальонов девять батарей зенитных орудий и один зенитно-пулеметный батальон, полностью оголив противовоздушную оборону всех пригородных аэродромов, Чернавского и ВОГРЭСовского мостов, городских ж/д вокзалов. Но удар передовых отрядов 48-го танкового корпуса вермахта днем 3 июля приняли на себя только части и подразделения 232 сд общей силой до двух батальонов. Благодаря их стойкости немцам не удалось с ходу смять советские войска на правом берегу Дона. Недавно сформированные, несколько раз за последние месяцы менявшие место дислокации и потому проведшие большую часть времени не в занятиях боевой подготовкой, а в вагонах, получившие боевое оружие только два дня назад, стрелковые роты в предмостных укреплениях оказывали противнику упорное сопротивление. Только после ввода германским командованием основных сил разведывательных и мотоциклетных батальонов, а затем и вышедших к Дону подвижных соединений вермахта, советская пехота, не уничтожая переправы, отошла на левый берег Дона.
Обороняющиеся ожидали подхода соединений 40-й армии, поэтому мосты не разрушались. Немецкие силы у переправы пока не могли прорваться за Дон, так как меткий огонь артиллеристов 425-го артполка 232 сд рассеивал атакующих. Подавить советские батареи противник тоже не мог. Его артиллерия отстала на марше и лишь к вечеру стала занимать огневые позиции.
Получив огневую поддержку и подтянув имеющиеся десантные средства, германские войска в сумерках сумели вцепиться в восточный берег Дона, нащупав слабое место на левом фланге 498 сп в районе Малышево. Как указано в отчете 18-го танкового корпуса: «Подразделения 498 сп 232 сд, оборонявшие восточный берег р. Дон на этом участке (Петино — Малышево. — Примеч. авт.) под незначительным воздействием авиации противника отошли, открыв свободный доступ к г. Воронеж с юго-запада»
[50]. К исходу ночи на 4 июля Ставка наконец осознала всю драматичность ситуации под Воронежем. С 08.00 все находившиеся в районе этого города войска были подчинены командующему Брянским фронтом. Для борьбы с немецкими танками из Ельца в Воронеж двигалась 16 иптабр (20 76,2-мм дивизионных пушек Ф-22 УСВ, 12 45-мм противотанковых орудий и 2 батальона ПТР). Однако прибытие бригады ожидалось только через несколько дней. Также со 2 по 4 июля в районе Воронежа разгружался 18-й танковый корпус, но ввести его в сражение можно было только с разрешения Ставки.
За ночь командир 232 сд стал принимать меры, чтобы ликвидировать плацдарм противника в районе Малышево. На помощь действующим здесь войскам он перебросил две из пяти батарей 425 ап, а также двинул сюда свой последний резерв — учебный батальон. Немцы тоже не теряли времени даром, решительно наращивая свои силы на плацдарме. И хотя возможности переправы были невелики, но на «пятачке» вскоре появились вражеские танки и легкие орудия. Полевая германская артиллерия готовилась с утра полностью подавить советскую, обеспечивая расширение имеющегося плацдарма и форсирования Дона севернее, у Семилук, силами моторизованной дивизии вермахта «Великая Германия».
А бои в районе Воронежа продолжались с прежним ожесточением. Попытка контратаки 498 сп не удалась — германские войска сами перешли в наступление. Атаки и контрудары противоборствующих сторон следовали одни за другими. В кровавом «круговороте» сражения были выбиты все командиры батальонов 498 сп, выбыл из строя командир полка, а затем и сменивший его офицер. Затем под гусеницами танков погибли на позициях орудия и расчеты противотанкового дивизиона и батарей артполка. Полк, который еще сутки назад отступил под незначительным воздействием противника, теперь держал оборону против нескольких дивизий врага. Остатки 498 сп были оттеснены на 5–7 км, но «мертвой хваткой» они держали Шиловский лес на окраине Воронежа. Уже днем войска противника попытались форсировать Дон ниже устья р. Воронеж, но батальон учебного центра и кавалеристы не допустили врага на свой берег, рассеяв огнем передовой немецкий батальон.
