Арсенальцы первыми восстали и первыми были полностью блокированы войсками УНР и отрезаны от других очагов восстания. В первый день боев, когда под «Арсеналом» было в два раза меньше украинских солдат, нежели восставших на заводе, у арсенальцев были все возможности прорвать осаду и ворваться в центр города для объединения с восставшим Подолом. Однако арсенальцы не имели хорошей разведки, связи и думали, что у завода собрались все лучшие войска УНР. Шанс на успех восстания был упущен…

В то время как проходили бои за «Арсенал», возникали новые эпицентры восстаний на рабочих окраинах Киева. Бои приняли затяжной, позиционный характер, многочисленные штурмы «Арсенала» ничего не давали, как и вылазки восставших за территорию завода. Большевики пытались посеять панику в городе, бессистемно обстреливая центральные кварталы из пушек и отключив в Киеве водоснабжение и электричество. «Главной приметой тех боев была полная невозможность четко провести фронт, на котором идет бой. Бои разгорались неожиданно, там, где начинали стрелять в украинцев восставшие, которые проскальзывали очень легко по всему Киеву, потому что Центральная Рада не располагала достаточными силами, чтобы надежно охранять город, а на протяжении всего времени борьбы не издала ни одного приказа…», — вспоминал очевидец.

16 января восстал район киевских трущоб, где концентрировалась еврейская беднота, — Подол. 130 красногвардейцев с Подола ворвались в верхнюю, центральную часть города и по улице Владимирской подошли почти к самому зданию Центральной Рады, обстреливая его окна из пулеметов. Положение Центральной Рады было критическим… Восставшие оказались в 200 шагах от Рады, но взять здание Рады, где находились ее члены, так и не смогли. Делегаты Центральной Рады и служащие секретариата, способные к ношению оружия, — вооружились, остальные — удалились в подвал…

Около 30 офицеров военного министерства УНР, которое находилось в двух кварталах от позиций «подольских» красногвардейцев, во главе с замминистра полковником А. Жуковским, взяв винтовки, пошли в штыковую атаку и обратили в бегство передовые позиции восставших, которые наседали на Центральную Раду у Золотых ворот и отеля «Прага». Вскоре к офицерам присоединилось еще до сотни солдат УНР… Этими силами они отогнали красных за Святую Софию. Большевики, потеряв 80 человек убитыми, бежали на Подол. Но на следующий день (17 января) еще 120 красногвардейцев с Подола прорвались на Крещатик. Часть центра города, с Крещатиком, оказалась в руках восставших. Их отряды снова рвались на Владимирскую к зданию Центральной Рады. И снова судьба Центральной Рады висела на волоске, ведь восставшие находились в двух кварталах от здания Центральной Рады. Только появление на месте уличных боев 250 солдат из украинизированного Гордиенковского полка, который накануне прибыл в столицу из Прибалтики, спасло судьбу Центральной Рады. Восставшие снова были загнаны на Подол, оставив на Крещатике и соседних улицах до 70 товарищей убитыми. Только к 20 января восстание на Подоле было подавлено.

Во время киевского восстания только бывший подполковник Петр Болбочан смог организовывать части из русских офицеров, ненавидящих власть большевиков. Офицерский республиканский отряд Болбочана в 150 человек и польская дружина в 50 человек 20 января присоединились к противникам большевиков.

18 января 1918 года, во второй половине дня, части во главе с Петлюрой подошли к киевским днепровским мостам. Рабочие Слободки (предместья Клева), что на левом берегу Днепра, встретили прибывших шквалом свинца. К Киеву надо было прорываться через восставшие рабочие окраины. Разметав окопавшихся большевиков, части петлюровцев вышли на мост через Днепр, который также пришлось штурмовать. Восставшие Киева обороняли мост силами 60 красногвардейцев, имея броневик и несколько пулеметов.

Тогда же, 18 января, в Киеве произошли серьезные политические изменения. Премьер Винниченко распустил социал-демократический Совет министров УНР, предоставив одному из лидеров эсеров Голубовичу формировать новый кабинет. Военным министром стал никому не известный эсер Немоловский. Малая Рада[15] приняла эсеровский «Земельный закон» — ликвидировав право собственности на землю, предоставив крестьянским земельным комитетам право уравнительного раздела всей земли. Новый эсеровский Совет министров УНР в своем воззвании назвал киевских восставших уголовными элементами, разбойниками и погромщиками, черносотенцами… В газетах утверждалось, что 70 % восставших — злодеи и грабители. Это была неумелая контрпропаганда, которая приносила больше вреда республиканским властям, ведь Красная гвардия формировалась преимущественно из числа киевских рабочих.

Вечером 19 января отряд Петлюры, приблизительно в 900 человек при 8 пушках, вошел в Киев. В это же время для штурма «Арсенала» из Житомира прибыл Черноморский матросский украинский курень. В большинстве районов восстание уже прекратилось, только у «Арсенала» и у Киевского железнодорожного вокзала рвались снаряды. Части Петлюры и черноморцы сменили уставшие за пять дней боев за «Арсенал» киевские подразделения. Приход под стены «Арсенала» петлюровцев вызвал панику среди защитников завода. Они ждали обещанного лидерами восстания прихода Красной Армии, но только не Петлюры… Перешедшие было на сторону восставших большевизированные солдаты украинского полка имени Хмельницкого прекратили оборону «Арсенала» и без сопротивления сдались гайдамакам.

Арсенальцы были сильно утомлены пятидневным круглосуточным боем, подавлены большими людскими потерями (около 250 человек убитыми), разочарованы отсутствием обещанной большевиками подмоги… У восставших заканчивались патроны, отсутствовала питьевая вода, электричество, медикаменты. Руководители восстания в большинстве своем уже бежали с «Арсенала» через тайные подземные ходы. Часть защитников также разошлась по домам, видя бесперспективность и обреченность дальнейшего сопротивления. За стенами «Арсенала» остались только самые стойкие — до двухсот бойцов.

21 января 1918 года — последний день обороны «Арсенала». Утром этого дня было решено провести общую атаку восставшего завода. Семь пушек прямой наводкой били по «Арсеналу», надеясь пробить крепостные стены. В могучих стенах «Арсенала» артиллерией был сделан пролом, в который, под прикрытием дымовых завес, ринулись нападающие. С крыш соседних домов по арсенальцам ударило 15 пулеметов.

Первую колонну атакующих завод «в лоб», через главный корпус, в количестве 400 штыков, возглавил Петлюра. Вторую колонну, в 250 штыков, которая наступала со стороны буерака, вел в бой бывший царский полковник В.Петрив. Третья колонна поручика Блаватного, в 300 штыков, атаковала «Арсенал» с тыла. Около 6 часов вечера, уже в темноте, колонна Петлюры штурмом прорвалась на центральный заводской двор. После того как арсенальцы обнаружили в стенах своего завода ворвавшихся петлюровцев, они прекратили сопротивление и сдали оружие.

Советская пропаганда рассказывала о расстрелах и расправах над арсенальцами после взятия завода. Говорили о сотне расстрелянных, однако назвать фамилии жертв так и не смогли. Советским историкам нужно было только верить… Как же было на самом деле? Действительно, уже после захвата «Арсенала» несколько десятков его защитников были убиты на месте. Это были рабочие, которые не захотели сдаться и прятались в огромных подвалах завода, обстреливая спускавшихся в подвалы петлюровцев. Эти героические инсургенты были убиты или расстреляны в тех же подвалах. Но основная часть арсенальцев осталась в живых и была через несколько дней выпущена из заключения красными войсками, захватившими Киев. Вдень захвата завода всех пленных арсенальцев собрали на большом дворе завода, сюда же притащили раненых защитников. Гайдамаки требовали расстрела всех пленных, навели на толпу два пулемета. Но Петлюра остановил расправу… Пленных повели в военную тюрьму «Косой капонир», за два километра от «Арсенала».