在作戰的第２階段，烏克蘭第２方麵軍不費吹灰之力就奪取了一個從切爾卡瑟至紮波羅熱長３００公裏的戰略登陸場，德軍大量兵力受到牽製，同時也積極有效地配合了烏克蘭第１、第３、第４方麵軍的戰役行動，並為爾後的戰略進攻創造了有利條件。
１０月初，方麵軍為殲滅紮波羅熱登陸場的德軍和奪取第聶伯羅彼得羅夫斯克登陸場展開激戰。
紮波羅熱登陸場正麵寬４０公裏，縱深２０公裏。德軍在這裏構築了堅固的工事，並部署有７個師的兵力。自大的認為這樣就堅不可摧擔任殲滅該地德軍任務的是烏克蘭第３方麵軍第１２、近衛第８、近衛第３集團軍，共１４個步兵師、１個坦克軍和１個機械化軍。同時方麵軍在主要突破地段上集中了大量炮兵。
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。
德軍統帥部企圖不惜一切代價扼守莫洛奇納亞河防禦地區。
１０月２４日，德軍急忙將第６集團軍調到尼科波爾登陸場和第聶伯河下遊右岸。進入突破口的烏克蘭第４方麵軍快速兵團在航空兵的積極支援下，迅猛出擊，擴大了占領的地域成果顯著。１０月２６日，德軍開始全線撤退。蘇軍立即轉入追擊。１０月３０日，蘇軍占領格尼切斯克，並進抵錫瓦什湖沿岸。至１１月５日前，蘇軍前出到第聶伯河下遊地區和克裏木地峽，從陸上封鎖了克裏木的德軍第１集團軍，切斷了它同德軍其他部隊的聯係，在其孤軍奮戰的前提下，以微小的代價解放了北塔夫裏亞全境，並向西和西南推進５０至３００公裏。德軍僅在尼科波爾地域的第聶伯河左岸占據著一個不大的登陸場。烏克蘭第４方麵軍前進到第聶伯河和克裏木各地峽後，為解放克裏木和第聶伯河右岸烏克蘭南部提供了重要保障。
第聶伯河會戰於１９４３年年底結束。這次會戰，蘇軍重創了德軍南方集團軍群的基本兵力和中央集團軍群一部。曆時４個月的猛烈進攻，蘇軍一步一步擴大戰果，蘇軍消滅了第聶伯河接近地的德軍防禦部隊，肅清了德軍在左岸的全部橋頭堡，並且在右岸建立了２個戰略登陸場和數十個戰役戰術登陸場，使德軍恢複沿第聶伯河來進行防禦的幻想徹底破滅了，打亂了德軍的戰略行動，不得不重新分析戰略局勢。如果說庫爾斯克會戰徹底埋葬了希特勒的進攻戰略，那麼，第聶伯河會戰則粉碎了德軍統帥部建立堅固陣地防禦並在這一方向扼守重要經濟區的企圖。德軍的士氣開始低落起來，蘇軍的將士則堅信戰爭的最後勝利是屬於偉大的反法西同盟的。
蘇軍在第聶伯河會戰中的勝利，還為爾後在白俄羅斯的進攻和完全解放第聶伯河右岸烏克蘭，以及將侵略者驅逐出境奠定了基礎。
蘇軍不僅在第聶伯河會戰中，而且在蘇德戰場的其他方向上也取得了顯著的勝利，北高加索方麵軍在黑海艦隊、亞速海區艦隊的協同作戰下，於９至１０月解放了新羅西斯克和整個塔曼半島。塔曼解放，高加索會戰即告結束。１０月３１日至１２月１１日，蘇軍進行了刻赤—埃利季根登陸戰役，並在刻赤半島奪占了登陸場。布良斯克方麵軍發起的布良斯克戰役，同時西方麵軍和加裏寧方麵軍實施的斯摩棱斯克戰役，也給德軍以沉重打擊，牽製了德軍部分兵力，強有力的配合了第聶伯河會戰。
由於蘇軍在斯大林格勒、庫爾斯克、第聶伯河，以及在蘇德戰場其他地區的勝利，從斯大林格勒反攻開始的蘇聯衛國戰爭的根本轉折遂告完成，軍事戰略形勢和力量對比發生了重大變化，朝著對盟國有利的一方發展。