Тем не менее, удар по противнику были готовы нанести как минимум 1000 танков. Эти силы были распределены неравномерно: до 700 боевых машин атаковали с юга и около 300 — с севера. При этом практически все Т-34 и КВ (не менее 250 машин) находились в южной группировке. Контрудар наших войск начался 26 июня и вылился во встречное сражение с соединениями 1-й танковой группы противника. Однако успешно завершить операцию окружением противника не удалось, и, в первую очередь, по причине отсутствия чётко налаженной связи и взаимодействия как между наступавшими мехкорпусами, так и между ними и вышестоящими штабами. Вот что по этому поводу написал в своих воспоминаниях В. С. Архипов, в те дни командир разведбата 43-й танковой дивизии 19-го мехкорпуса: «Слабая, с длительными перерывами радиосвязь была причиной опоздания информации, направляемой с линии фронта в высшие штабы. Поэтому и решения, которые принимались в штабах и, в свою очередь, передавались на фронт, часто не соответствовали изменившейся боевой обстановке. К примеру, вечером 26 июня, когда, смяв правый фланг 11-й немецкой танковой дивизии и разгромив один из её танковых полков, наша дивизия вышла к Дубно, никто из нас не знал, что с юга, нанеся огромные потери другим соединениям 48-го немецкого моторизованного корпуса, успешно продвигается к нам навстречу 8-й мехкорпус генерала Д. И. Рябышева. Забегая вперёд, отмечу, что подобная ситуация повторилась и на следующий день, когда все три корпуса — 36-й стрелковый, 8-й и 19-й механизированные — опять наступали на дубненском направлении. Опять мы и наши соседи, стрелки 36-го корпуса, вышли на подступы к Дубно, но не знали, что в город уже ворвалась 34-я танковая дивизия полковника И. В. Васильева из 8- го мехкорпуса. Таким образом, 26 и 27 июня советские танковые клинья дважды и очень глубоко — до 30 км — врезались в оба фланга немецкого 48-го моторизованного корпуса. Однако отсутствие связи между этими клиньями и взаимная неосведомлённость не позволили довести дело до логического конца — до окружения 48-го мотокорпуса между Бродами и Дубно. А что такое окружение назревало, было видно и по войскам противника.
Когда вечером 26 июня мы гнали фашистов к Дубно, это уже было не отступление, а самое настоящее бегство. Части 11-й танковой перемешались, их охватила паника. Она сказалась и в том, что кроме сотен пленных мы захватили много танков и бронетранспортёров и около 100 мотоциклов, брошенных экипажами в исправном состоянии. На подходе к Дубно, уже в сумерках, танкисты 86-го полка разглядели, что к ним в хвост колонны пристроились восемь немецких средних танков — видимо, приняли за своих. Их экипажи сдались вместе с машинами по первому же требованию наших товарищей. Пленные, как правило, спешили заявить, что не принадлежат к национал-социалистам, и очень охотно давали показания. Подобное психологическое состояние гитлеровских войск, подавленность и панику наблюдать снова мне довелось очень и очень не скоро — только после Сталинграда и Курской битвы. Отсюда можно сделать вывод, что контрудар механизированных корпусов Юго-Западного фронта, начавшийся на пятый день войны, оказал на гитлеровские войска сильное моральное воздействие».
Но, судя по записи, которую сделал 29 июня в своём дневнике начальник генерального штаба Вермахта генерал-полковник Ф. Гальдер, на немецкие войска было оказано не только моральное воздействие: «На правом фланге 1-й танковой группы 8-й русский танковый корпус глубоко вклинился в наше расположение и зашёл в тыл нашей 11-й танковой дивизии. Это вклинение противника, очевидно, вызвало большой беспорядок в нашем тылу в районе между Бродами и Дубно. Противник угрожает Дубно с юго-запада, что при учёте больших запасов вооружения и имущества в Дубно крайне нежелательно».
Впрочем, картина была не столь уж благостной. В частности, 11-я танковая дивизия, уклонившись от лобового столкновения с 19 -м мехкорпусом, вырвалась вперёд и овладела Острогом. Двигавшаяся южнее 13-я немецкая танковая дивизия, которая до этого момента толком не принимала участия в боях, довольно легко прорвала оборону советских 228-й стрелковой и 40-й танковой
