1月30日，蘇軍開始進攻。2月8日前，蘇軍清除了德軍占據的登陸場，並攻占重要工業城市尼科波爾。2月17日，烏克蘭第三方麵軍向克裏沃羅格方向突擊，於22日攻占該城。烏克蘭第四方麵軍於2月下半月發起進攻，29日抵達新阿爾漢格爾斯克和杜德契諾地區。蘇軍進抵因古列茨河，切斷了盤踞在克裏木的德軍集團與“A”集團軍群的聯係。為解放克裏木創造了有利條件。
德軍在戰役第一階段遭到重大打擊後，其1000多公裏的防線發生動搖。德軍統帥部害怕蘇軍推進到喀爾巴阡山，切斷其“南方”和“A”集團軍群同本土的聯係。因此調集兵力企圖在普羅斯庫羅夫、烏曼方向和別列滋涅戈瓦托耶方向堅守。
蘇軍為發展第一階段的勝利，決定以得到補充的烏克蘭第一、第二、第三方麵軍同時對德軍防禦縱深實施強大突擊，分割並全殲第聶伯河右岸烏克蘭之敵。
烏克蘭第一方麵軍以5個合成集團軍、3個坦克集團軍和一個空軍集團軍，於3月4日至4月17日，實施了普羅斯庫羅夫－切爾諾維策進攻戰役。3月4日，烏克蘭第一方麵軍主力發起進攻。從12日至20日，蘇軍暫停了主要方向上的進攻，以抗擊德軍的反突擊。
在擊退德軍反突擊後，方麵軍於29日攻占切爾諾維策城。接著方麵軍繼續向南和西南方向發展進攻，使德軍在喀爾巴阡山山麓遭到慘敗。但與烏克蘭第二方麵軍協同合圍德軍的計劃未能實現。至31日，該方麵軍解放了4萬平方公裏國土上的57座城市，使德軍29個師和一些其他部隊遭到重大創傷。作戰中，白俄羅斯第二方麵軍在北翼進行了支援。
4月8日，烏克蘭第一方麵軍在寬200公裏的正麵上，抵達蘇聯與捷克斯洛伐克、波蘭交界的國境線上，這裏所說的都指1940年以後的新國境線。把德軍的整個防線分成了兩個部分。
烏克蘭第二方麵軍，以5個合成集團軍和3個坦克集團軍，於3月5日至4月17日，實施了烏曼－博托沙尼進攻戰役。方麵軍從維諾格勒、茲韋尼戈羅德卡、什波拉一線，向烏曼方向實施主要突擊，10日攻占烏曼，並在南布格河搶占了登陸場，開始解放摩爾達維亞。
方麵軍的這一進攻，使德軍“南方”集團軍群被分割，德軍第8集團軍失去了同集團軍群的聯係，而轉屬“A”集團軍群。於是烏克蘭第二方麵軍便以主力向“A”集團軍群進攻。26日，方麵軍在溫格內以北85公裏正麵抵達邊境線，27日夜強渡普魯特河，把作戰行動轉移到羅馬尼亞境內。
4月，該方麵軍攻占博托沙尼，其右翼進至喀爾巴阡山，中央前出至雅西接近地，左翼前出到基什尼奧夫接近地。方麵軍的這一進攻，使德軍10個師損失50%－75%的人員和幾乎全部重型裝備。
烏克蘭第三方麵軍，以7個合成集團軍和1個空軍集團，於3月6日至18日，實施了別列滋戈瓦托耶－斯尼廖夫卡進攻戰役。其目的是殲滅因古列茨河下遊地域的德軍。
3月6日，方麵軍發起進攻，德軍在強大的突擊下開始退卻。8日，蘇軍到達新布格河，爾後向南突擊，將別列滋涅戈瓦托耶和斯尼吉廖夫卡地域的德軍，擊退到南布格河對岸。這樣，在尼科波爾和克裏沃羅格遭到慘敗的德軍第6集團軍，又一次遭到沉重打擊，有10個師被擊潰。烏克蘭第三方麵軍前出到南布格河下遊，占據了向敖德薩實施突擊的有利態勢。
第二次突擊是一次戰略進攻戰役。蘇軍投入兵力兵器多，戰果顯著。粉碎了德軍66個師，其中全殲10個師又1個旅，解放了整個第聶伯河右岸烏克蘭。蘇軍在400公裏正麵上，前出到國境線。戰爭已開始轉移到敵占國領土上進行。
德軍遭到慘重失敗後，“南方”集團軍群司令曼施泰因和“A”集團軍群司令克萊斯特先後被免職。
在這次戰役中，蘇軍戰役技術方麵有了很大的進步。先采取合圍作戰樣式，殲滅淺近縱深內的敵軍重兵集團，使敵人的防線發生動搖，爾後又以數個方麵軍同時對敵防禦縱深實施分割突擊，迫使德軍撤退。從而在整個德軍防線上打開了寬650公裏、縱深450公裏的巨大突破口，實現了衛國戰爭以來的第一次戰略突破。
德軍為了堵塞這個大缺口，恢複防線，慌忙從匈牙利、保加利亞、南斯拉夫和德國本土和預備隊中，調集了40個師又2個旅，從而大大削弱了其他方向的防禦力量，打亂了其整個防禦體係。
取得初步勝利的蘇軍，並沒有放慢進攻的速度，而在廣闊的蘇德戰場的其它方麵，進攻同時展開。那麼，蘇軍又會采取哪些進攻戰役呢？