И та, и другая сторона использовали ночь, для того чтобы сменить войска на позициях, а также провести дозаправку техники горючим и боеприпасами. Солдаты двух противостоящих армий понимали, что следующий день определит, как будет складываться дальнейший ход войны. Большинству из них было не до сна, да и вряд ли кто мог бы заснуть в ту ночь. Пробиваясь сквозь строй импровизированных ночных истребителей-перехватчиков и плотный заслон зенитных пушек, от огня которых сотрясалась земля под ногами и ярким пламенем загоралось небо над головой, и русские, и немецкие бомбардировщики переднего края пытались нанести удары по позициям своего противника. Воспользовавшись наступлением ночи, тысячи разведывательных групп и кавалерийских отрядов с советской стороны стали проводить разведку боем немецких позиций, а саперы старались проделать проходы в минных полях. В это же время на своем пути к реке Буг вдоль флангов русских армий и в районе их арьергарда проходили крупные соединения немецких танков. Они имели задачей разведать направления будущих атак и помешать доставке боеприпасов и подкреплений к переднему краю. Встречный бой XXXIX моторизованного корпуса с головными подразделениями 13-й армии русских начал целый ряд кратких, но кровопролитных сражений, которые заставили остановиться оба соединения. Жуков требовал, чтобы командующие армиями обеспечили продвижение своих армий в продолжение всей ночи, однако случайные боевые стычки губительно сказывались на боевом духе солдат, и наступательный порыв двух русских армий выродился в топтание на месте. Прожекторы, осветительные снаряды и мины постоянно освещали поле боя, вынуждая солдат и боевые машины подобно муравьям сновать в поисках спасительной тени.
В четыре часа утра 7 июля советская артиллерия открыла огонь по первому оборонительному рубежу вермахта дымовыми и осколочно-фугасными снарядами большого могущества, превращая Остов, Люблин и Перемышль в груды руин. Обстрел разнес в клочья немецкие оборонительные позиции, он подавил огневые точки и вынудил большую часть обороняющихся отступить к главной полосе обороны. Тридцатью минутами позже примерно 400 краснозвездных истребителей и бомбардировщиков переднего края стали наносить воздушные удары как по укрепленным районам, так и по моторизованным корпусам, которые так сильно расстроили планы Жукова.
Самолеты люфтваффе, которые поднялись в небо, чтобы нанести еще один удар по Красной Армии, втянулись в столкновение всего лишь несколькими минутами позже. Вскоре боевые порядки самолетов распались на множество отдельных поединков, и летчики враждующих сторон вынуждены были отвлечься от своих задач по оказанию поддержки войскам на земле.
В 6 часов утра началась атака сухопутных сил русских. Саперы Красной Армии выполнили свою работу на отлично, и с помощью проделанных и обозначенных ими проходов передовые отряды наступающих в течение часа подошли к немецкой линии обороны. Под прикрытием дымовой завесы вслед за ними по проделанным проходам двинулась волна инженерных войск, пехоты, артиллерии, перед бойцами которых была поставлена задача уничтожить те минные поля и укрепленные районы противника, которые были расположены в глубине его обороны. Последними шли танковые и моторизованные дивизии механизированных корпусов, которые в течение ночи подверглись переформированию, которое выразилось в слиянии подразделений, понесших наибольшие боевые потери. К середине дня передовые соединения обоих фронтов подошли к главной полосе обороны немецких войск, которая первоначально тянулась вдоль шоссе Острожка — Деблин, а затем шла к югу до Сандомира по берегам реки Вислы, а затем через Горлицу к границе с Венгрией.
В 16 часов 00 минут оба фронта начали скоординированную атаку на позиции переднего края главной полосы обороны немцев. Из-за нехватки боеприпасов огневая подготовка, посредством которой артиллерия 10-й армии открыла наступление советских войск, длилась всего несколько минут. Но еще до ее окончания механизированный корпус генерала Голубева на предельной скорости устремился к Варшаве, усадив пехоту на танки. Однако танки 4-й армии, а также ее противотанковая артиллерия и зенитные пушки были готовы к встрече с противником. Первый же их залп в течение нескольких минут разбил и рассеял передовые батальоны наступающих еще до того, как они подошли к окраинам польской столицы. Пока батальоны, которые следовали за ними, продолжали наступление вдоль шоссе, пехотный батальон попытался штурмом овладеть высотами в районе Острожки, господствующими над главной шоссейной магистралью, которая подходила к польской столице с востока. Отряды Красной Армии, перед которыми была поставлена задача осуществить охват, были уничтожены огнем скорострельных зенитных пушек калибром 20 мм. Такая же неудача постигла и кавалерийский полк, который проводил повторную атаку в конном строю и пытался подойти к противнику, используя преимущества, создаваемые лесистой местностью. Неудачной оказалась и третья атака, в которой вместе с пехотой шли легкие танки и артиллерия.
Постепенно немецкие танки, которые встречали противника со своих позиций на хребте, начали продвигаться вперед, охватывая дорогу с севера и сосредоточивая свой огонь на средних и тяжелых танках механизированного корпуса. Ответный огонь советских солдат был малоэффективным. Через несколько часов беспорядочного огня уцелевшие русские начали поспешное отступление по шоссе в направлении Белостока. Тогда, чтобы возобновить попытки прорыва к Варшаве, Голубев ввел в бой два стрелковых корпуса, поддержанных остатками XIV механизированного корпуса. Однако в течение нескольких часов они тоже были разбиты наголову. Опасаясь обхода с севера и обеспокоенный недостатком боеприпасов, Голубев приказал своим обескровленным механизированному и кавалерийскому корпусам прикрыть отход разбитых стрелковых подразделений. Прежде чем утром вновь подключиться к наступлению войск Западного фронта, он рассчитывал обратиться за помощью к наступающим 33-й и 12-й армиям.
Обстановка на южном фланге, в зоне действий Юго-Западного фронта, была заметно более благоприятной. Вся артиллерия этого фронта удар за ударом безжалостно уничтожала 17-ю армию генерала Штюльпнагеля. Наступая под прикрытием дымовой завесы, русские 6-я и 26-я армии быстро подошли вплотную к позициям обороняющихся. Хотя в ожесточенной схватке, которая длилась весь день, 6-я немецкая армия и смогла отбросить назад 6-ю советскую армию, к концу этого дня изрядно потрепанные в боях VIII механизированный и VIII стрелковый корпуса прорвали оборону XLIX немецкого горнострелкового корпуса под Ржешувом. Направляясь на запад, к Кракову, в образовавшуюся брешь хлынули части 24-й и 7-й моторизованных дивизий, а VIII стрелковый и IV кавалерийский корпуса нанесли удар к северо-западу от Кельца. «Прорыв совершен!» — не скрывая радости, докладывал Жукову Кирпонос, а тот, в свою очередь, сообщил о первой удаче на фронте Сталину. К наступлению ночи передовые части 26-й армии продвигались в направлении на Тарнов и Мелец. Но раньше чем им удалось достичь того или другого пункта, наступление остановилось, и командиры русских танков плакали от злости и в сердцах били кулаком по броне своих танков. У Красной Армии кончилось горючее!
Боевые действия второго дня операции «Буря» дали смешанные результаты. Войска Павлова на северном фланге были вынуждены отступать, а на юге дивизии Кирпоноса прорвали оборону противника и развивали наступление. Оба командующих фронтами докладывали об отсутствии горючего и боеприпасов и о том, что сотни танков нуждаются в ремонте и в обслуживании. До тех пор пока не будут налажены доставка топлива и боепитания, они не смогут начать новое наступление. Но пополнение запасов оказалось трудным делом, поскольку во всем, что касалось материально-технического обеспечения, положение Красной Армии можно было назвать только кошмарным. В течение первых двух дней операции бомбардировщики люфтваффе подвергали частым массированным ударам склады боеприпасов, топливные базы и автомобильные батальоны советских войск. Результатом этого стала острая нехватка горючего и боепитания, а также грузовиков для доставки их к передовым частям. Трагизм положения усугубляло и то обстоятельство, что самолеты Красного Воздушного Флота оказались неспособными дать серьезный отпор самолетам люфтваффе.