最後，讓我們再來關注德軍最早實施撤退的頓巴斯方向。早在9月8日下午，曼施坦因就命令第1裝甲集團軍和第6集團軍實施機動防禦。
以保證部隊的穩定並贏得撤退時間。為此，德軍在9月11-12日不斷反擊，以遲滯紅軍的進攻。
俄國人因此消耗了大量兵力。馬利諾夫斯被迫將最後的預備隊——第33步兵軍撥給第3近衛集團軍。托爾布欣的損失也相當嚴重。
盡管如此，德國人在頓巴斯的失敗還是無法挽回了。9月13日，華西列夫斯基報告：德國人開始燒毀沒有燃料的坦克。在一個軍火庫，紅軍就繳獲了150萬發德製炮彈。
9月15日，德軍開始全麵撤退。為防被大規模合圍，德第30軍將部隊分散為各兵種的團級戰鬥群，沿著鐵路線和主要公路徒步撤退。這些戰鬥群除了從高級司令部領受撤退路線和時限外，基本采取單獨行動。由於經常遭遇蘇軍先頭坦克和摩托化步兵的襲擊，他們一般在白天作戰，夜間強行軍。
紅軍當然不打算放過德國人。同一個9月15日，華西列夫斯基趕到吉裏欽科少將的集群，催促他火速追擊。具體任務是穿過上托克馬克，向梅利托波爾運動並前出莫洛奇納亞河：也就是提前攻入德第6集團軍預定的新防線。
但吉裏欽科對追擊組織的相當不利。雖然當麵德軍沒有連貫防線，集群卻陷入和德軍孤立支撐點的戰鬥。吉裏欽科本人的第4近衛騎兵軍也對第4近衛機械化軍支援不夠。另一方麵，德第6集團軍因為可以直接撤入新防線，行動起來也比較方便。
9月22日，蘇南方麵軍終於抵達了莫洛奇納亞河。但德第6集團軍已經提前進入了防區。
在第6集團軍北麵，第1裝甲集團軍因為也要渡過第聶伯河，行動則要困難一些。盡管逃避了被圍殲的命運，德軍的撤退依然籠罩在巨大的失敗氣氛中。士兵們穿越炎熱幹燥的草原，頭上不斷落下蘇聯傳單，耳邊經常響起紅軍的誘降廣播。補充兵的質量越來越差。士兵們害怕成為俘虜，絕對不敢掉隊。希特勒毀滅一切的要求，有時因為時間人力的不足而被迫取消。當德第30軍抵達第聶伯河上的第聶伯羅彼得羅夫斯克後，看見德國占領官員動用大量卡車搬運家具與食品等個人享用物，而軍隊卻缺乏運輸工具。
後麵的蘇聯西南方麵軍追的也很緊。其右翼9月22日推進到了第聶伯羅彼得羅夫斯克以南的河岸，這一線的河寬據稱達到2000米左右。但蘇第6集團軍還是於9月25日渡河並占據了幾個小登陸場。方麵軍左翼也在9月22日逼近了紮波羅熱。按照希特勒的要求，德軍將死守這個橋頭堡。
至此，紅軍在頓巴斯持續40餘晝夜的進攻宣告結束。期間，兩個方麵軍推進約300公裏，死傷27萬餘人，損失坦克自行火炮886輛，火炮迫擊炮814門，飛機327架。雖然代價沉重，但他們終於從德軍手中奪回了頓巴斯。希特勒永遠喪失了這裏的煤礦和冶金區。
1943.8.13-9.22純減員（死亡、失蹤、被俘）
傷病減員總計西南方麵軍40275117074157349南方麵軍2589190282116173總計66166207356273522自8月中下旬至9月底，蘇德雙方約350萬大軍，沿著上千公裏正麵，實施了數百公裏的遠距離機動。最終，曼施坦因完成了他的撤退計劃，其南方集團軍群幾乎全部退入“東方壁壘”。但追擊的蘇聯中央、沃羅涅日、草原、西南方麵軍，也幾乎同時甚至更早的以先頭兵力滲入第聶伯河，奪取了大大小小23個登陸場；其主力則從洛耶夫至紮波羅熱將近750公裏抵達第聶伯河；南方麵軍也尾隨德第6集團軍進至莫洛奇納亞河。
在實施上述撤退和追擊的30-40多天內，雙方的損失都極為巨大。蘇軍除了在頓巴斯損失27萬人外，其北翼中央、沃羅涅日、草原方麵軍，另外消耗了42萬餘人，損失坦克自行火炮1140輛，火炮迫擊炮916門，飛機269架。兩者合計傷亡70多萬，2026輛坦克自行火炮，1730門火炮迫擊炮，飛機596架。