15 сентября группа армий «Юг» начала общий отход за Днепр. Гитлер и его генералы рассчитывали на систему обороны на правом берегу Днепра – «Восточный вал».
Бои носили ожесточенный характер, в двух операциях – Черниговско-Проскуровской и Нижнеднепровской РККА безвозвратно потеряла 176 тыс. человек. Советским войскам удалось занять несколько плацдармов на правом берегу Днепра. В октябре 1943 г. в ходе Запорожской операции удалось не только освободить Запорожье и спасти от полного разрушения Днепрогэс, но и создать крупный плацдарм на Провобережье.
9 сентября в наступление перешел Воронежский фронт, которому противостояли 4 танковая и 8 армии противника – 20 пехотных и 10 танковых дивизий. Под Лохвицей Воронежский фронт прорвал оборону 4 ТА. 21 сентября войска Воронежского фронта стали переправляться через Днепр в районе сел Малый и Большой Букрин, образовав Букринский плацдарм. Но попытка расширить плацдарм 25 сентября с помощью воздушного десанта оказалась неудачной.
«Восточный вал» был пробит, но не прорван. Германские войска под командованием Манштейна наносили контрудары, блокировали плацдармы.
Первоначально операцию по освобождению Киева планировалось начинать с Букринского плацдарма, с юга. Манштейн осознал опасность этого плацдарма и сосредоточил силы напротив него. Попытки наступления с Букринского плацдарма 12–15 и 21–22 октября кончились неудачей. В ходе ожесточенных боев стало ясно, что здесь пробить оборону противника сложнее, чем на другом плацдарме – Лютежском, севернее Киева, который был создан 26 сентября. 25 октября Ставка приняла решение наносить главный удар не с Букринского, а с Лютежского плацдарма. 3 танковая армия под командованием генерала П. Рыбалко была скрытно переброшена с Букринского плацдарма на Лютежский. Поскольку наступление совпало с кануном годовщины Октябрьской революции, политорганы 1 Украинского фронта выдвинули призыв «Освободим Киев к 26 годовщине Великого Октября!», хотя относительно планов взятия столицы Украины 5 ноября этот призыв звучал даже несколько расхолаживающе.
Начав операцию с отвлекающего удара на Букринском плацдарме 1 ноября, 3 ноября войска Воронежского фронта нанесли основной удар с Лютежского плацдарма и, преодолев ожесточенное сопротивление, 6 ноября взяли Киев. Безвозвратные потери в операции по освобождению Киева составили 6491 человек.
Преследуя противника, войска фронта 13 ноября взяли Житомир. Но к этому времени Манштейн сосредоточил 15 дивизий, в том числе 7 танковых и моторизованных 4 танковой армии Г. Гота, которые нанесли опасный контрудар, окружив часть 60 армии И. Черняховского. Немцы не только отбили Житомир 20 ноября, но также стали угрожать Киеву.
1 ноября войска 4 Украинского фронта прорвались через Перекоп в Крым, но были отброшены. Одновременно был высажен десант под Керчью, рядом был захвачен также плацдарм под Эльтигеном. Однако основным силам десанта из-за шторма высадиться не удалость, плацдарм был блокирован. «Эльтигенцы» в декабре провели смелый рейд и соединились с основными силами. Бои под Керчью продолжались до апреля 1944 г.
20 октября в связи с начавшимся освобождением Украины произошло переименование фронтов: Воронежский – в 1 Украинский (командующий Н. Ватутин), Степной – во 2 Украинский (командующий И. Конев), Юго-западный – в 3 Украинский (командующий Р. Малиновский), Южный – в 4 Украинский (командующий Ф. Толбухин). В 4-х фронтах было 2406 тыс. человек, 2015 танков и САУ, 2600 боевых самолетов, 28654 орудий и минометов. Им противостояли группы армий «Юг» (командующий Э. Манштейн) и «А» (командующий Э. Клейст). Они располагали 1760 тыс. солдат, 2200 танков и штурмовых орудий, 1460 боевых самолетов и 16800 орудий и минометов. Советские войска быстрее пополнялись живой силой (в том числе и за счет мобилизации на Украине) и техникой. Так, в боях за Правобережную Украину было потеряно до 12000 советских танков, но Красная армия достигла превосходства по танкам над противником. Уже в начале марта по советским данным 2442 советские машины приходились на 2000 машин противника (возможно, их количество было даже меньшим).
К началу 1944 г. на Украине было сосредоточено 40 % пехотных и 70 % танковых и моторизованных дивизий восточного фронта противника и 42 % стрелковых и 80 % танковых и механизированных дивизий советского фронта. С обеих сторон в сражении участвовало около 4 миллионов человек.
Началось освобождение Правобережной Украины. Замысел Ставки заключался в том, чтобы, наступая в юго-западном направлении от Днепра, расчленить группы армий «Юг» и «А», изолировать их от группы армий «Центр» и прижать немецкие войска к морю, отрезая им пути отхода.
В ходе сражений несколько раз повторялся один и тот же сценарий. Превосходящие по численности советские войска наносили удары, раскалывающие фронт противника, охватывали его крупную группировку. Окруженные войска вермахта сохраняли боеспособность, Манштейн наносил контрудары. В итоге окруженная группировка, бросив технику, как правило, выходила из окружения с большими потерями. Войска обеих сторон вязли в грязи, но Красная армия продвигалась вперед.
В целом наступление на Правобережной Украине получило название Днепровско-карпатская стратегическая операция (24 декабря 1943–6 мая 1944 гг.), которая сама является серией фронтовых операций.
В ходе Житомирско-Бердичевской операции (24 декабря 1943– 15 января 1944 гг.) войска 1 Украинского фронта отбросили противника дальше от Киева и освободили Житомир, создав угрозу флангу группы армий «Юг».
5–16 января в ходе Кировоградской операции войска 2 Украинского фронта 8 января освободили Кировоград, но не смогли соединиться с 1 Украинским фронтом. Окруженная 3 танковая дивизия противника 8 февраля прорвалась на запад.
Гитлер требовал от своих генералов, чтобы они продолжали цепляться за Днепр. Это было и важным пропагандистским фактором (вермахт все еще на Днепре), и к тому же разделяло 1 и 2 Украинские фронты, создавая угрозу удара им во фланг с Каневского выступа.
24 января началась Корсунь-Шевченковская операция, в ходе которой силами двух Украинских фронтов 31 января было окружено более семи немецких дивизий численностью от 54 до 80 тысяч. Генерал фон Форман вспоминал о советском наступлении: «Другого сравнения я не нахожу – прорвало плотину, громадный поток хлынул на равнину мимо наших танков, окруженных немногочисленными гренадерами, как мимо скал, возвышающихся в бурлящем потоке. Мы поразились еще больше, когда чуть позже кавалерийские соединения трех советских дивизий сомкнутым строем помчались сквозь наш заградительный огонь».
Противник наносил контрудары, на короткое время немцам удалось даже отсечь прорвавшиеся корпуса 5 танковой армии. Но полуокруженные советские танковые части не стали останавливаться и в районе Звенигородски соединились с частями 1 Украинского фронта. Советские войска не стали развивать успех вглубь фронта, сосредоточившись на ликвидации окруженной группировки под командованием генерала В. Штеммермана. Противник наносил сильные деблокирующие контрудары, но безуспешно. Окруженная группировка продолжала ожесточенно сопротивляться, и в ночь с 16 на 17 февраля бросилась на прорыв. Под ударами советских войск немцы понесли большие потери, погиб и Штеммерман, но более 30 тыс. немецких солдат вышли к своим.
27 января конные корпуса РККА прорвались в немецкие тылы в районе Ровно и действовали во взаимодействии с партизанами Ковпака, Федорова и Сабурова. Наступая в болотистом Полесье, войска 1 Украинского фронта снова стали обходить фланг группы армий «Юг».
На предложения Манштейна отвести войска на более удобные позиции Гитлер возражал: «Ведь когда-нибудь русские перестанут наступать! С июля прошлого года они ведут непрерывное наступление. Долго это не может продолжаться».
Несмотря на стремление Манштейна спрямить фронт, Гитлер отказывался давать согласие на отход с Никопольского плацдарма, который, благодаря изгибу Днепра, уходил далеко на восток и прикрывал Крым.
Попытки 3 и 4 Украинских фронтов взять плацдарм долго не удавались, и только в результате Никопольско-Криворожской операции (30 января – 29 февраля) этот очаг сопротивления был ликвидирован, но оборонявшаяся здесь 6 армия сумела отойти. 8 февраля был освобожден Никополь, 22 февраля – Кривой рог.
Продвинувшись от Днепра вглубь Правобережной Украины, четыре Украинских фронта все же не смогли разгромить группы армий «Юг» и «А». Войска увязли в непролазной грязи, в которой часто не могли двигаться даже танки.
Весной была предпринята новая серия ударов в прежнем направлении.
В ходе Проскурово-Черновицкой операции (4 марта – 17 апреля) сменивший погибшего Ватутина Жуков сосредоточил силы уже трех танковых армий и вышел к Днестру. Группа армий «Юг» была рассечена.