10月10日淩晨，方麵軍左翼部隊在經過長達50分鍾炮火準備後，從東北、正東和東南三麵向紮波羅熱發起進攻，當天突入德軍防禦縱深1至3公裏，至13日已完全突破德軍主要防禦地帶此時的德軍已沒有回擊之力。13日夜間，第23坦克軍以及各集團軍繼續進攻，迫使德軍倉促撤退。至14日夜，經激烈巷戰，蘇軍將防守紮波羅熱的德軍一網打盡，解放該城。
殲滅紮波羅熱登陸場的德軍後，方麵軍適時變更部署，將近衛第8集團軍調至第聶伯羅彼得羅夫斯克以南地段上。10月23日淩晨，方麵軍右翼部隊在第聶伯羅彼得羅夫斯克地域轉入進攻。25日，烏克蘭第3方麵軍在第2方麵軍左翼部隊的配合下，收複了第聶伯羅彼得羅夫斯克和第聶伯羅捷爾任斯克。緊接著，烏克蘭第3方麵軍對收複的地區及時有效地實施一係列進攻，向前推進了40至50公裏，前出到快樂荊棘、伊凡諾夫卡、米哈伊洛夫卡地區。
在第聶伯羅彼得羅夫斯克失守後的德軍，急忙在克裏沃羅格集結重兵，企圖用這些兵力協同克裏沃羅格地區的第1裝甲集團軍實施反突擊，奪回失地，將烏克蘭第3方麵軍趕回第聶伯河對岸。10月24日～28日，蘇德雙方軍隊在克裏沃羅格和基洛夫格勒以東地域展開激戰，在戰鬥打響的嚴峻時刻蘇軍被迫後撤至因古列茨河，並在這裏迅速遏止了德軍的反突擊勢頭。爾後，士氣正濃的方麵軍采取了進攻行動，至1943年底前，烏克蘭第3方麵軍在烏克蘭第2方麵軍積極配合下，肅清了第聶伯河右岸切爾卡瑟與紮波羅熱之間的德軍，建立了一個寬約400餘公裏、縱深100公裏的戰略登陸場。戰略登陸場的範圍逐漸擴大，使德軍士兵充滿了消極情緒，應戰屢屢失利。
在蘇軍第2和第4方麵軍愈戰愈勇，並取得了卓有成效的戰果。同時，烏克蘭第4方麵軍也積極發動進攻。烏克蘭第4方麵軍在北塔夫裏亞地區發動梅利托波爾戰役，企圖粉碎莫洛奇納亞河地區的德軍，解放北塔夫裏亞，並前出到第聶伯河下遊。
莫洛奇納亞河地區，是德軍“東方壁壘”最堅固的防禦地段之一。與其說是堅不可摧，還不如是天然的防禦屏障，這種防禦屏障更貼切：它包括2至3道防禦地帶，並有完善的塹壕和必備發射工事以及大量防坦克和防步兵障礙物，防禦配係的縱深為10至12公裏。防禦前沿和縱深的各居民點也被改造的近乎於完美，可以用來進行環形防禦。梅利托波爾市是這一防禦地段的主要防禦樞紐部，由德軍第6集團軍負責防守，並得到德軍第4航空隊部分兵力的支援。
烏克蘭第4方麵軍決心集中第44、突擊第5、近衛第2、空軍第8集團軍以及第28、第51集團軍，突破這段“東方壁壘”。方麵軍的戰役企圖規定：實施2個包圍突擊，即以突擊第5、第44和近衛第2集團軍在梅利托波爾以北向米哈伊洛夫卡、韋肖洛耶總方向實施主要突擊；以第28集團軍由梅利托波爾以南實施輔助突擊，以便從西南方向迂回該市。
9月26日，進攻梅利托波爾的戰役打響。伴隨著戰鬥打響的第一槍，蘇軍將士異常勇猛，他們抱著必勝的信念與德軍周旋，戰鬥形勢激烈而又壯觀。至30日前，蘇軍雖然僅楔入德軍防禦縱深2至10公裏。為避免不必要的損失，保存實力，方麵軍司令員下令暫時停止進攻。經過補充彈藥和調整部署，方麵軍於10月9日再度發起進攻。梅利托波爾以南的第28集團軍進展最快，於第二天就前出到該市南郊。方麵軍司令員決心利用次要方向上取得的勝利，在12日前把原定用於主要方向的第51集團軍和1個坦克軍、1個騎兵軍調至該方向，協同第28集團軍猛烈進攻，以擴大戰果。第51集團軍進入交戰後，鼓舞了前線的士兵，激發了高漲的愛國主義熱情。於10月13日攻占了梅利托波爾南部。10月23日，該集團軍在第28集團軍協同下解放了梅利托波爾整個城市，並挫敗了莫洛奇納亞河築壘地區南段的德軍抵抗。給德軍又一次不小的打擊。此前，方麵軍右翼也突破了德軍防禦，切斷了紮波羅熱至梅利托波爾的鐵路交通。