在庫爾斯克會戰和斯大林格勒會戰結束後，蘇、德把戰爭的焦點都放在了第聶伯河地區。第聶伯河地區具有重要的戰略意義。它掩護著烏克蘭的首都基輔和頓涅茨克-克裏沃羅格兩個戰略方向，控製著盛產農產品的烏克蘭地區和貯存有豐富煤炭資源的頓巴斯地區，同時又能隨時對距離較近的蘇聯首都莫斯科構成威脅。因此，德軍統帥部非常重視，第聶伯河地區企圖依托這一天然屏障阻止蘇軍的進攻。然而，由於時間倉促，德軍整個防禦未能做好充分準備，有些地段尚未構築工事，防禦縱深沒有強大的預備隊，防禦後方的德國防禦部隊的士氣因一連串的失敗而日趨低落，當前局勢對德軍非常不利。自斯大林格勒戰役失敗後，德軍幾乎一匱千裏，完全失去了主動狀態。
德軍在這一地區集中了中央集團軍群的第2集團軍、南方集團軍群的第4裝甲集團軍、第8集團軍、第1裝甲集團軍、第6集團軍和第17集團軍，共62個師，其中包括14個裝甲師和摩托化師，共124萬人、1.26萬門大炮、2100輛坦克和自行大炮、2100架飛機。
而此時蘇軍最高統帥部的會戰企圖是：徹底摧毀西南戰略方向上的敵人，解放第聶伯河左岸烏克蘭地區、頓巴斯、基輔，並從行進間強渡第聶伯河，奪占河西岸的戰略登陸場，為爾後解放白俄羅斯和西岸的烏克蘭創造條件。在目的明確後，蘇軍有的放矢地實施每一步計劃。
參加此次會戰的蘇軍是5個協同作戰的方麵軍，即中央方麵軍、沃羅涅日方麵軍、草原方麵軍、西南方麵軍和南方麵軍（10月20日分別改名為白俄羅斯方麵軍、烏克蘭第1、第2、第3、第4方麵軍），此外，蘇軍亞速海區艦隊、遠程航空兵和遊擊兵團也參加了這次會戰。蘇軍投入的兵力兵器共計有263.3萬人，2850架飛機，2400輛坦克和自行大炮、5.12萬門大炮和迫擊炮，和德軍相比，占有明顯的優勢。為盡快發動戰略總攻，不給敵人以喘息之機，趁熱打鐵的蘇軍各參戰部隊克服重重困難，最大限度地及時集中了自己的兵力兵器。中央方麵軍第65集團軍在突破地段集中了全部炮兵和坦克的2/3，平均每英裏大炮和迫擊炮的密度為122門。沃羅涅日方麵軍在第47集團軍和近衛第4集團軍的突破地段上，每英裏大炮和迫擊炮的密度達到150～170門。如此強大的攻勢是德軍所史料未及的。
同時各方麵軍又製定了預定目標，中央方麵軍、沃羅涅日方麵軍和草原方麵軍進至第聶伯河中遊，西南方麵軍和南方麵軍進至第聶伯河下遊和克裏木半島。為積極配合蘇軍對第聶伯河左岸烏克蘭地區的進攻，防止德軍從中央集團軍群（主力在斯摩棱斯克方向）向南方抽調兵力，蘇軍最高統帥部下令西方麵軍和加裏寧方麵軍發動斯摩棱斯克戰役，擊敗了德軍中央集團軍群的第3裝甲集團軍和第4集團軍，並攻占斯摩棱斯克-羅斯拉夫利地區。
與此同時，蘇軍最高統帥部還指示亞速海區艦隊，運送登陸兵在亞速海北岸登陸，配合陸軍在南方的進攻。蘇聯遊擊隊則應在敵後廣泛展開鬥爭，襲擊敵人交通線，分散敵人的精力和兵力以積極有效的行動配合正麵蘇軍取得強渡第聶伯河的勝利。
1943年8月至9月，蘇軍各方麵軍協同作戰，全麵出擊，形成了進攻的洪流勢不可擋。中央方麵軍（司令員羅科索夫斯基將軍）和沃羅涅日方麵軍（司令員瓦杜丁將軍）向科諾托普和基輔方向進攻，草原方麵軍（司令員科涅夫將軍）向波爾塔瓦-克列緬丘格方向進攻，西南方麵軍（司令員馬利諾夫斯基將軍）向第聶伯河羅彼得羅夫斯克和紮波羅熱方向進攻，南方麵軍（司令員托爾布欣將軍）向莫洛奇納亞河進攻。
蘇軍中央方麵軍在基輔方向上的進攻，也叫切爾尼戈夫-普裏皮亞特河進攻戰役。方麵軍主要突擊方向是北諾夫戈羅德，輔助突擊方向是科諾托普。蘇軍當麵之敵是德軍中央集團軍群第2集團軍和第9集團軍一部，以及南方集團軍群第4裝甲集團軍部分兵力。
1943年8月26日，在進行了45分鍾的猛烈炮火和航空火力準備後，蘇軍中央方麵軍開始向德軍防禦陣地發起進攻。中央方麵軍在謝夫斯克、諾夫戈羅德-謝韋爾斯基方向投入了3個集團軍的兵力。在主突方向上的蘇軍第2坦克集團軍和第65集團軍進展極其緩慢，由於德軍不屈不撓地頑強抵抗，經過一天的激烈混戰，僅向前推進了3～8公裏。盡管如此，蘇軍的官兵們絲毫沒有動搖勝利的信心。次日，經過頑強戰鬥，蘇軍終於解放了謝夫斯克，但後因遇到德軍激烈抵抗而前進受阻。在左翼輔助突擊方向作戰的第60集團軍則進展順利，很快就突破德軍寬45英裏、縱深40英裏的防禦正麵，於8月29日解放了格盧霍夫，並繼續向科諾托普推進，進入烏克蘭北部地區。這樣，該集團軍就在德軍中央集團軍群和南方集團軍群的接合部上打開了一個很大的缺口，蘇軍官兵的戰鬥細胞更加活躍了。
1943年8月，蘇軍向西南戰略方向實施主要突擊。
為了擴大戰果，加快推進速度，同時也加快勝利的腳步，中央方麵軍出其不意，把主突擊方向上的基本兵力第13集團軍、第2坦克集團軍，以及最高統帥部調來的第61集團軍集中到左翼，在科諾托普方向上發展進攻，取得重大勝利。至8月31日日終前，突破口的正麵擴大到100英裏，縱深達60英裏。德軍已經失去了戰鬥力，無法阻止蘇軍強大進攻，改變了進攻策略，被迫於9月1日撤至傑斯納河和第聶伯河的對岸。蘇軍中央方麵軍發現敵軍撤退，乘勝追擊。蘇中央方麵軍左翼在行進間強渡謝伊姆河，9月9日解放了重要鐵路樞紐巴赫馬奇，9月15日又解放了通往基輔道路上的德軍重要支撐點涅任，9月19日在切爾尼戈夫以南強度傑斯納河，9月21日解放了切爾尼戈夫市。次日，在基輔以北前行到第聶伯河。方麵軍右翼部隊也強渡了傑斯納河，並在9月16日解放了諾夫哥羅德市。
9月22日拂曉，在德軍措手不及的情況下，蘇中央方麵軍左翼第13集團軍不等渡河器材運達，冒著巨大危險，便開始在寬大正麵上強渡第聶伯河。第一批強渡的是攜帶輕武器的步兵，緊接著是團屬炮兵。師屬炮兵在河東岸提供火力掩護。至日落前，集團軍奪占了一個正麵寬25英裏、縱深2～10英裏的登陸場，前行到切爾諾貝利、高查雷至普裏皮亞季河口地區。次日，登陸場正麵擴大到35英裏，縱深擴展到20英裏。當天，第13集團軍左翼部隊又在普裏波亞季河右岸占領另一個登陸場。德軍調兵遣將向蘇軍登陸部隊實施多次反突擊，雖兵力也很強大，但仍被蘇軍擊退。與第13集團軍幾乎同時在基輔以北強渡第聶伯河的，還有方麵軍的第60集團軍和近衛第7軍機械化部隊。至9月底，中央方麵軍鞏固了第聶伯河、普裏皮亞特河和索日河上已奪占的登陸場，並繼續戰鬥擴大登陸場。
沃羅涅日方麵軍原計劃在8月27日轉入進攻。中央方麵軍在基輔方向上進攻的勝利，對防守在沃羅涅日方麵軍和草原方麵軍當麵的德軍第8集團軍和第4裝甲集團軍構成威脅，加上不久前沃羅涅日方麵軍在阿赫特爾卡地區擊退了德軍的反突擊，德軍為免遭合圍的危險，便於8月25日開始從阿赫特爾卡突出部撤退。戰場形勢的變化促使沃羅涅日方麵軍右翼部隊提前於25日轉入追擊，於當天解放了阿赫特爾卡，並向前推進15～20英裏。9月2日，右翼部隊解放了蘇梅，繼而向羅姆內、樸裏盧基和基輔發展進攻。方麵軍左翼部隊與草原方麵軍配合，在哈爾科夫西南進行戰鬥。9月10日，方麵軍各部隊突破了羅姆內東南的德軍防線，3天後在寬大正麵強渡了蘇拉河。9月21日，沃羅涅日方麵軍的近衛第3坦克集團軍先遣支隊，在布克林附近強渡第聶伯河，並奪取1個登陸場。次日，方麵軍突擊集團第40、第27和第47集團軍利用坦克集團軍的戰果也隨之展開了強渡行動，均取得不同程度的勝利。
草原方麵軍的情況則有所不同，它在8月底以前在哈爾科夫以西和西南進行了多次戰鬥，在解放哈爾科夫以後，向克拉斯諾格勒、上第聶伯羅夫斯克方向繼續進攻，並前行到第聶伯河。但是，德軍調來15個師，竭盡全力阻止蘇軍在該方向上的進攻。草原方麵軍直到9月初才打退德軍反突擊後，向克拉斯諾格勒、上第聶伯羅夫斯克方向展開進攻。9月6日，蘇軍最高統帥部調整了該方麵軍的任務，令其向波爾塔瓦和克列緬丘格方向實施主要突擊，阻止德軍在該方向上建立穩固的防線。到9月20日，草原方麵軍在奮力追擊德軍過程中，前行到距第聶伯河70～120英裏處。23日，解放了波爾塔瓦，6天後又解放了克列緬丘格。到9月底，草原方麵軍已全線推進到第聶伯河，以不可阻擋之勢，肅清了東岸的德軍，並著手強渡第聶伯河。