1943年8月13日至9月22日，苏军为了粉碎德军顿巴斯集团，解放工业区顿巴斯，出动西南方面军和南方面军，发动了顿巴斯战役。此役，是第聂伯河会战的组成部分，苏军共击溃德军13个师，解放了顿巴斯。
兵力对比
■苏军：西南方面军和南方面军，共11个合成集团军、2个空军集团军、1个坦克军、3个机械化军和1个骑兵军，约105万人、火炮与迫击炮2.1万门、坦克与自行火炮1257辆、作战飞机1400架，另有部分海军兵力和游击队配合行动。
■德军：南方集团军群所属的第6集团军、第1装甲集团军，共有22个师(含1个罗马尼亚师)，约54万人、火炮与迫击炮约5400门，坦克与自行火炮约900辆，作战飞机约1100架。
战役背景
顿巴斯是以能源和重化工业为主的重工业区。它位于乌克兰东部的顿涅茨克、伏罗希洛夫格勒、第聂伯罗彼得罗夫斯克3州及其毗邻的俄罗斯联邦的罗斯托夫州境内，其中煤田面积约6万平方千米，1800米深度内的地质储量达962亿吨，是苏联最大的煤炭基地，对苏联战争经济有着十分重要的作用。
1943年2月中旬，苏军西南方面军在德军在斯大林格勒被击溃后解放了顿巴斯东部，进抵伊久姆至伏罗希洛夫格勒西北之间北顿涅茨河沿岸，在其以南进抵米乌斯河岸和塔甘罗格以东一线。8月6日，库尔斯克反攻取得初胜时，斯大林急于夺回顿巴斯，于8月10日批准了华西列夫斯基元帅拟定的顿巴斯战役计划。
苏军的企图是：使用西南方面军由北顿涅茨河登陆场向巴尔文科沃、巴甫洛格勒总方向实施主要突击，粉碎当面德军，并向扎波罗热进攻，以切断其顿巴斯集团西退之路；南方面军由古比雪沃地域向斯大林诺(顿涅茨克)实施主要突击，突破德军米乌斯河防御，与西南方面军密切协同，粉碎顿巴斯南部德军，尔后向梅利托波尔，进而向克里木半岛方向和第聂伯河下游方向进攻。
德军统帅部在顿巴斯建立坚固防御。防御前沿位于北顿涅茨河及米乌斯河岸。在防御纵深内沿克伦卡河、卡尔米乌斯河、萨马拉河构筑数道防御地区，企图固守顿巴斯城。
战役过程
8月13日，苏军西南方面军近卫第1集团军由兹米耶夫以南地域发起进攻，斯巴顿进攻战役打响。
8月16日，苏军西南方面军主要集团第6、第12集团军从伊久姆地域发起进攻。稍后，近卫第8集团军、第46集团军亦进入战斗，近卫第3集团军则在方面军左翼发起进攻。这些部队实施了短时间的威力空前的炮火齐射，尔后步兵随即投入了战斗。然而，德军的火力点没有被压制住，不断喷射出炙热的杀人烈焰。遭受重大损失的红军仅仅前进了1～2千米。
8月18日，苏军南方面军所属突击第5集团军、近卫第2集团军展开进攻，进展很快。德军第17军的第306、294、336步兵师抵抗无力；德军第6集团军仅剩3万余人。当日，该部楔入德军防线约10千米；而西南方面军的攻势十分艰难。
8月19日，苏军南方面军近卫机械化第4军突击第5集团军地带进入突破口，至日终时分，向西推进约20千米，渡过克伦卡河，在其右岸夺取了一个登陆场。当日，南方面军也向阿姆夫罗西耶夫卡进攻。
8月20日，德军第3山地师、第111步兵师、第17装甲师、第9装甲师、第258步兵师、第13装甲师赶来，与苏军在55千米的战线上展开遭遇战。至23日，苏军第31近卫步兵军、第4近卫骑兵军、第4近卫机械化军攻占阿姆夫罗西耶夫卡，将德军第6集团军一分为二。
至8月21日，德军第1装甲集团军损失27991人，补充6174人。
8月22日，苏军西南方面军的近卫第8集团军在狭窄地段上发起一次突然袭击，很快撕开一道8千米宽、10千米深的口子。随即，苏军坦克部队发动攻势，以扩张战果。西南方面军装甲兵司令沃洛赫中将中流弹身亡。当日，南方面军将德军集团分割为两部分，尔后向南发展突击；德军轰炸机群开始对苏军进攻部队实施轰炸。
8月23日～29日，苏军继续发展进攻，第1近卫机械化军的坦克也以密集队形发动冲击。隐蔽在灌木丛和地下工事里的德军进行反坦克炮直射，苏军坦克损失很大。但是，苏军使用220辆坦克支援步兵进攻，不断向德军马肯森的第1装甲集团军防线冲击。
8月27日，希特勒在文尼察“狼人”大本营接见曼施坦因元帅，要求他全线坚守到“敌人确信其进攻已无所收效为止”。
8月30日，南方面军攻占塔甘罗格。德军米乌斯河防御被打开一个大缺口。至此，南方面军航空兵和亚速海区舰队舰艇部队的突击打破了德军经海路撤退的企图。
至8月底，苏军西南方面军向前推进50～60千米，在顿巴斯南面包围部署在哈尔科夫的德军部队。
9月1日，德军统帅部不得不命令第6集团军和坦克第1集团军一部西撤，后卫部队顽强抵抗。
9月2日，苏军第3近卫集团军突破德军第6集团军右翼，占领了利西昌斯科。
9月3日至8日，苏军第3近卫集团军、第1近卫机械化军和第23坦克军一路猛进，夺取交通枢纽红军村。此时，德军第1装甲集团军防御体系陷于瘫痪。8日，苏军第5突击集团军在第2近卫集团军配合下，解放了顿巴斯州首府斯大林诺。
9月10日，苏军地面部队协同亚速海区舰队的登陆兵，解放钢铁中心马里乌波尔。当日，西南方面军突破德军第1装甲集团军防御，攻占了重要交通枢纽巴尔文科沃和。
9月15日，德军曼施坦因元帅经希特勒许可，下达了向第聂伯河撤退的命令。
至9月22日，苏军西南方面军一路发展进攻，将德军逐至第聂伯罗彼得罗夫斯克以南第聂伯河西岸，德军据守。同日，南方面军推进至莫洛奇纳亚河一线。至此，斯巴顿进攻战役落下帷幕。
战役评价
此役，苏军2个方面军在宽约450千米的战线上推进约300千米，击溃德军13个师，解放重工业城市顿巴斯，为夺取第聂伯河会战的胜利创造了有利条件。战役中，苏军以坦克和机械化部队快速深入德军后方，破坏其纵深防御，配合主力进攻；由亚速海区舰队输送到塔甘罗格、马里乌波尔、奥西片科等地域登陆的登陆兵，都在解放顿巴斯中发挥了巨大作用。