1943年8月13日至9月22日，蘇軍為了粉碎德軍頓巴斯集團，解放工業區頓巴斯，出動西南方面軍和南方面軍，發動了頓巴斯戰役。此役，是第聶伯河會戰的組成部分，蘇軍共擊潰德軍13個師，解放了頓巴斯。
兵力對比
■蘇軍：西南方面軍和南方面軍，共11個合成集團軍、2個空軍集團軍、1個坦克軍、3個機械化軍和1個騎兵軍，約105萬人、火炮與迫擊炮2.1萬門、坦克與自行火炮1257輛、作戰飛機1400架，另有部分海軍兵力和游擊隊配合行動。
■德軍：南方集團軍群所屬的第6集團軍、第1裝甲集團軍，共有22個師(含1個羅馬尼亞師)，約54萬人、火炮與迫擊炮約5400門，坦克與自行火炮約900輛，作戰飛機約1100架。
戰役背景
頓巴斯是以能源和重化工業為主的重工業區。它位于烏克蘭東部的頓涅茨克、伏羅希洛夫格勒、第聶伯羅彼得羅夫斯克3州及其毗鄰的俄羅斯聯邦的羅斯托夫州境內，其中煤田面積約6萬平方千米，1800米深度內的地質儲量達962億噸，是蘇聯最大的煤炭基地，對蘇聯戰爭經濟有著十分重要的作用。
1943年2月中旬，蘇軍西南方面軍在德軍在斯大林格勒被擊潰后解放了頓巴斯東部，進抵伊久姆至伏羅希洛夫格勒西北之間北頓涅茨河沿岸，在其以南進抵米烏斯河岸和塔甘羅格以東一線。8月6日，庫爾斯克反攻取得初勝時，斯大林急于奪回頓巴斯，于8月10日批準了華西列夫斯基元帥擬定的頓巴斯戰役計劃。
蘇軍的企圖是：使用西南方面軍由北頓涅茨河登陸場向巴爾文科沃、巴甫洛格勒總方向實施主要突擊，粉碎當面德軍，并向扎波羅熱進攻，以切斷其頓巴斯集團西退之路；南方面軍由古比雪沃地域向斯大林諾(頓涅茨克)實施主要突擊，突破德軍米烏斯河防御，與西南方面軍密切協同，粉碎頓巴斯南部德軍，爾后向梅利托波爾，進而向克里木半島方向和第聶伯河下游方向進攻。
德軍統帥部在頓巴斯建立堅固防御。防御前沿位于北頓涅茨河及米烏斯河岸。在防御縱深內沿克倫卡河、卡爾米烏斯河、薩馬拉河構筑數道防御地區，企圖固守頓巴斯城。
戰役過程
8月13日，蘇軍西南方面軍近衛第1集團軍由茲米耶夫以南地域發起進攻，斯巴頓進攻戰役打響。
8月16日，蘇軍西南方面軍主要集團第6、第12集團軍從伊久姆地域發起進攻。稍后，近衛第8集團軍、第46集團軍亦進入戰斗，近衛第3集團軍則在方面軍左翼發起進攻。這些部隊實施了短時間的威力空前的炮火齊射，爾后步兵隨即投入了戰斗。然而，德軍的火力點沒有被壓制住，不斷噴射出炙熱的殺人烈焰。遭受重大損失的紅軍僅僅前進了1～2千米。
8月18日，蘇軍南方面軍所屬突擊第5集團軍、近衛第2集團軍展開進攻，進展很快。德軍第17軍的第306、294、336步兵師抵抗無力；德軍第6集團軍僅剩3萬余人。當日，該部楔入德軍防線約10千米；而西南方面軍的攻勢十分艱難。
8月19日，蘇軍南方面軍近衛機械化第4軍突擊第5集團軍地帶進入突破口，至日終時分，向西推進約20千米，渡過克倫卡河，在其右岸奪取了一個登陸場。當日，南方面軍也向阿姆夫羅西耶夫卡進攻。
8月20日，德軍第3山地師、第111步兵師、第17裝甲師、第9裝甲師、第258步兵師、第13裝甲師趕來，與蘇軍在55千米的戰線上展開遭遇戰。至23日，蘇軍第31近衛步兵軍、第4近衛騎兵軍、第4近衛機械化軍攻占阿姆夫羅西耶夫卡，將德軍第6集團軍一分為二。
至8月21日，德軍第1裝甲集團軍損失27991人，補充6174人。
8月22日，蘇軍西南方面軍的近衛第8集團軍在狹窄地段上發起一次突然襲擊，很快撕開一道8千米寬、10千米深的口子。隨即，蘇軍坦克部隊發動攻勢，以擴張戰果。西南方面軍裝甲兵司令沃洛赫中將中流彈身亡。當日，南方面軍將德軍集團分割為兩部分，爾后向南發展突擊；德軍轟炸機群開始對蘇軍進攻部隊實施轟炸。
8月23日～29日，蘇軍繼續發展進攻，第1近衛機械化軍的坦克也以密集隊形發動沖擊。隱蔽在灌木叢和地下工事里的德軍進行反坦克炮直射，蘇軍坦克損失很大。但是，蘇軍使用220輛坦克支援步兵進攻，不斷向德軍馬肯森的第1裝甲集團軍防線沖擊。
8月27日，希特勒在文尼察“狼人”大本營接見曼施坦因元帥，要求他全線堅守到“敵人確信其進攻已無所收效為止”。
8月30日，南方面軍攻占塔甘羅格。德軍米烏斯河防御被打開一個大缺口。至此，南方面軍航空兵和亞速海區艦隊艦艇部隊的突擊打破了德軍經海路撤退的企圖。
至8月底，蘇軍西南方面軍向前推進50～60千米，在頓巴斯南面包圍部署在哈爾科夫的德軍部隊。
9月1日，德軍統帥部不得不命令第6集團軍和坦克第1集團軍一部西撤，后衛部隊頑強抵抗。
9月2日，蘇軍第3近衛集團軍突破德軍第6集團軍右翼，占領了利西昌斯科。
9月3日至8日，蘇軍第3近衛集團軍、第1近衛機械化軍和第23坦克軍一路猛進，奪取交通樞紐紅軍村。此時，德軍第1裝甲集團軍防御體系陷于癱瘓。8日，蘇軍第5突擊集團軍在第2近衛集團軍配合下，解放了頓巴斯州首府斯大林諾。
9月10日，蘇軍地面部隊協同亞速海區艦隊的登陸兵，解放鋼鐵中心馬里烏波爾。當日，西南方面軍突破德軍第1裝甲集團軍防御，攻占了重要交通樞紐巴爾文科沃和。
9月15日，德軍曼施坦因元帥經希特勒許可，下達了向第聶伯河撤退的命令。
至9月22日，蘇軍西南方面軍一路發展進攻，將德軍逐至第聶伯羅彼得羅夫斯克以南第聶伯河西岸，德軍據守。同日，南方面軍推進至莫洛奇納亞河一線。至此，斯巴頓進攻戰役落下帷幕。
戰役評價
此役，蘇軍2個方面軍在寬約450千米的戰線上推進約300千米，擊潰德軍13個師，解放重工業城市頓巴斯，為奪取第聶伯河會戰的勝利創造了有利條件。戰役中，蘇軍以坦克和機械化部隊快速深入德軍后方，破壞其縱深防御，配合主力進攻；由亞速海區艦隊輸送到塔甘羅格、馬里烏波爾、奧西片科等地域登陸的登陸兵，都在解放頓巴斯中發揮了巨大作用。