Ponowny rozkaz dowódcy 2 Armii nakazywał wstrzymanie ruchu odwrotowego o 24 godziny i wyzyskanie zwycięstwa uzyskanego nad armią Budionnego. Lecz rozkaz ten przyszedł do podległych jednostek już za późno. Zdołano już tylko zatrzymać części 1 DP pod Redkowem i tym samym umożliwić ściganej 1 DJ uporządkowanie swoich oddziałów.
Jedynie 4 Brygada Jazdy i 18 Dywizja Piechoty uderzyły na Brody. XXXVI BP uderzyła od strony południowo-zachodniej, zaś XXXV BP razem z X BP od strony południowo-wschodniej. XXXVI BP atakowała wzdłuż osi Stanisławczyk – Brody, a XXXV BP wzdłuż osi Olesko – Czyszki – Zabłotce – Hołoskowice – Gaje Starobrodzkie. Około 17.00 XXXVI BP zajęła dworzec kolejowy w Brodach, miasto zaś zostało zdobyte w 2 godziny później. 4 Dywizja Kawalerii opuściła miasto. Mimo tych sukcesów, nieprzyjaciel wciąż mocno trzymał swoje stanowiska w lasach na północ od miasta, przez cały czas ostrzeliwując Brody silnym ogniem artyleryjskim. Nocą z 3 na 4 sierpnia 145 i 49 pułki piechoty zaatakowały wzdłuż szosy Brody – Radziwiłłów. Wsparty ogniem baterii 18 pap atak rozproszył zebrane pod Brodami oddziały 1 Armii Konnej i umożliwił 18 DP odwrót za Styr.