蘇聯人卻並不覺得他們的炮擊威力足夠。為了彌補彈藥的不足，第28近衛步兵軍將18門122-152毫米榴彈炮，1門122毫米加農炮，1門203毫米榴彈炮，147門45-76毫米炮拉上戰場，直接射擊德軍支撐點和重型坦克。戰鬥中，蘇軍的122毫米火炮甚至擊穿了1輛“虎”的炮塔，並將其繳獲。崔可夫聽說後親往察看，讚歎其“簡直是一座超重型工事，光學瞄準具設計出色，88毫米炮威力無比”。
連日苦戰下來，蘇軍進展甚微，士兵們疲憊不堪。崔可夫自己也焦急起來。他的夜間強擊戰術已被德國人識破，到了晚上便將坦克撤入第二陣地，而用機槍來招待他的強擊隊。
但崔可夫不愧是個優秀的戰術家，頭腦確實好用：他認為，既然德國坦克夜裏不在，不如乘機發動大規模夜間進攻，而且這種進攻還不需要多少炮彈。崔可夫說幹就幹，將第74近衛步兵師也投入戰鬥，隻留1個團當預備隊。
1943年10月12日23時，蘇軍對已經偵察到的德軍工事實施了10分鍾密集轟擊，既是為了摧毀防禦，也是為了給前進部隊指明方向。隨後，在信號彈、曳光彈、以及被炮火擊中燃燒的方位物指引下，蘇軍坦克掩護著步兵穿入了黑夜。
進攻取得了驚人效果，德軍前線防禦很快崩潰。蘇第28近衛步兵軍推進5-6公裏。沒有寄予太大希望的左翼第33軍也前進了1公裏半。
至此，德軍外圍防禦圍郭全縱深被突破，一係列支撐點也被紅軍奪取。第1近衛機械化軍的坦克引導著步兵，把德國人趕向紮波羅熱市。
13日淩晨，馬利諾夫斯基得到了崔可夫夜間進攻的報告。他對此大感興趣，於10時親赴前線並提出方麵軍在夜間全麵進攻的計劃。同時，俄國人又截獲情報，得知德軍已經開始撤離坦克部隊。第653重型坦克殲擊營的“菲迪南德”也接到了撤退命令。這意味著，德軍已經沒有了對付蘇聯坦克的裝甲力量。這促使馬利諾夫斯基下定決心，把第23坦克軍和第1近衛機械化軍主力也投入夜間戰鬥。
1943年10月13日21時50分，蘇軍以10分鍾炮火急襲，拉開了戰爭史上罕見大規模夜間進攻的序幕！炮聲乍止，10時，約200輛蘇聯坦克開著車燈，全速衝鋒！後麵跟著第3、8近衛集團軍和第12集團軍的龐大步兵縱隊！很多蘇聯坦克還搭載了一個班的步兵，以備夜間與主力脫離時的不測之用。
德軍防禦力量此前已遭巨大削弱，前線部隊也變得頗為鬆懈，軍官進城休息，士兵也躺下睡覺。紅軍的大規模夜襲因此大獲成功，很快突破第二防禦圍郭。14日淩晨，蘇軍逼近紮波羅熱東郊，一些步兵和坦克提前衝到了街道上。
敗局已定的德軍隻得倉皇撤退，右岸重炮和飛機為此提供了掩護，但一些渡河部隊還是遭到了紅軍的炮擊，很多官兵落水溺斃。撤退成功的部隊，按照曼施坦因的說法，也遭受了“嚴重的削弱”。10月14日13時，紅軍占據了紮波羅熱全城。由於德國人跑的太過倉促，雖然破壞了當地發電站的建築設備，以及部分第聶伯河大壩，但幹的也不夠徹底。
紮波羅熱之戰持續了二十多天。紅軍僅在最後五天（10月10-14日）就純減員3443人，傷14265人。德方的損失難以查到具體數字，蘇方則宣稱僅13-14日，就殲滅德軍3000人，火炮26門，迫擊炮22門，機槍59挺，坦克32輛，汽車120輛。
希特勒對紮波羅熱的失守無疑是痛心疾首的。克裏沃羅格礦區的大門已經向俄國人敞開，不再受橋頭堡牽製的蘇西南方麵軍可以向那裏發起進攻；而最倒黴的卻是紮波羅熱南麵的A集團軍群，不僅喪失了補給通道，其戰線態勢也大大惡化，即將被蘇南方方麵軍的攻勢所擊破！
2、梅利托波爾戰役
A集團軍群直到1943年9月，戰區還局限於庫班橋頭堡和克裏木半島。但自曼施坦因退向第聶伯河後，其右翼第6集團軍也被轉了過來。
這樣，由A集團軍群司令克萊斯特元帥指揮的就有2個集團軍：放棄庫班橋頭堡後退入克裏木半島的第17集團軍；放棄頓巴斯地區後退入莫洛奇納亞河和梅利托波爾的第6集團軍。
位於大陸戰線最南段的第6集團軍，對克萊斯特的整體安全尤為重要。該集團軍防守的戰線，掩護著北塔夫裏亞和克裏木半島的陸路出口。這一段防線也屬於“東方壁壘”，但比“壁壘”其他地段來的名副其實一些，構築有2-3道防禦地帶，總縱深10-12公裏。臨近大海的梅利托波爾市是防線的中核部分。
德第6集團軍退入防線的過程比較順利，9月21-22日就建起了新防禦。集團軍兵力在9月下旬隻剩下第29、4軍，總計12個師。克萊斯特又從第17集團軍為其抽調了大量兵力，包括10月份調來的第44軍。至10月4日，集團軍兵力達到16個師，包括2個裝甲師。指揮官還是那位卡爾·霍利德。他麾下的兵力約20餘萬人，戰車約200輛。為了鼓舞第6集團軍的士氣，德國人專門製造了“保衛梅利托波爾陣地”獎章，防守梅利托波爾的德國士兵還可以獲得3倍軍餉。
第6集團軍戰鬥序列9月24日第29軍第13裝甲師，第336、17、111步兵師，第5、15空軍野戰師，“南方”騎兵團第4軍第258、302步兵師，第3山地師，第17裝甲師，第101殲擊師直屬第24羅馬尼亞步兵師第6集團軍戰鬥序列10月4日第44軍第336、111步兵師，第15空軍野戰師一部，第24羅馬尼亞步兵師，第4羅馬尼亞山地師，“南方”騎兵團第29軍第13裝甲師，第9、17、79步兵師，第15、5空軍野戰師一部第4軍第258、302步兵師，第3山地師，第101殲擊師，第17裝甲師，第5空軍野戰師一部直屬第73步兵師蘇聯方麵，托爾布欣大將指揮的南方麵軍（10月20日起改稱烏克蘭第4方麵軍）尾隨著霍利德一直追擊到他新防線的前沿。托爾布欣的目標很明確：把霍利德從莫洛奇納亞河地區趕出去，奪取北塔夫裏亞，一直衝到第聶伯河下遊，同時把克裏木德軍封鎖在半島內，可能情況下甚至衝入半島。
托爾布欣的主攻，定在梅利托波爾以北。以突擊第5集團軍、第44集團軍、近衛第2集團軍攻擊米哈伊洛夫卡，韋肖洛耶總方向。另由第28集團軍從梅利托波爾以南地域實施迂回。
為此集結的紅軍兵力達555300人，超過霍利德一倍多！托爾布欣麾下有突擊第5集團軍，第44集團軍，近衛第2集團軍，第28、第51集團軍，由空軍第8集團軍提供支援。斯大林還把第一批KV——85重型坦克交給了托爾布欣。
雖然托爾布欣的兵力擁有壓倒優勢，但他和友鄰西南方麵軍卻麵臨著相同的窘境：士兵們長途跋涉苦戰奔波了將近2個月，體力幾乎耗盡；彈藥物資也嚴重不足。盡管如此，從蘇聯的總體戰略出發，托爾布欣還是要驅使他的士兵們繼續前進。
1943年9月26日，隻停歇了4天的托爾布欣發起了新攻勢。進攻的威力並不強大，其炮火準備隻進行了1個小時，不足以壓製擁有完善防禦的敵軍。而德國人的抵抗卻相當激烈，還不斷發起反擊。
紅軍以巨大傷亡為代價的進攻持續至9月30日前，取得的戰果隻是楔入防禦2-10公裏。無可奈何的托爾布欣隻得暫停進攻。匆匆補充過彈藥後，他於10月9日卷土重來。
這次進攻的成果頗為出乎意料。原本擔負輔助攻擊的第28集團軍獲得較大進展。戰鬥至10月10日，該集團軍在第11坦克軍配合下，已經推進至梅利托波爾市南郊。
德第29軍迅速將預備隊第73步兵師於10月10日夜間投入戰鬥。德國人期望用這個曾順利逃出庫班的步兵師堵住缺口。但第73步兵師的好運已經用完，如今是在劫難逃，一下子就被決堤的紅軍狂潮淹沒，所屬一個340人的步兵營損失280人，營長也被活捉。
托爾布欣聞訊，趕緊見風轉舵，於10月12日將第51集團軍以及第19坦克軍調入第28集團軍地帶。梅利托波爾南部一下子變成了主攻方向。
梅利托波爾爭奪戰在秋雨中展開。城內發生了殘酷巷戰。淒風苦雨中的德軍為了保住該城，幾乎流盡了鮮血。其第336步兵師傷亡慘重；第111步兵師10月20日一天就傷亡了80%兵員。
10月23日，蘇軍完全占領了梅利托波爾。隨後，紅軍又以第19坦克軍和第4近衛騎兵軍組成快速集群，三天內向西猛衝了60公裏！
霍利德戰線的南段動搖並垮塌。他的北段也逐漸支撐不住。恰逢托爾布欣北翼的西南方麵軍攻占了紮波羅熱，並將左翼近衛第3集團軍轉給了托爾布欣，大大增強了他右翼的突擊力量，得以一舉衝破德軍防禦，切斷了紮波羅熱——梅利托波爾鐵路。
10月26日，霍利德被迫全麵退卻。他現在可用的坦克強擊火炮隻剩25輛，其第73步兵師僅餘170名步兵，第111步兵師稍強，也隻有200名。殘兵敗將隻得退往尼科波爾和第聶伯河下遊右岸。為了掩護撤退，尼科波爾方向的德第4軍還在10月28日發動反擊，企圖遲滯紅軍推進。
烏克蘭第4方麵軍立刻轉入追擊，首要目標就是克裏木的陸上出口。A集團軍群第17集團軍——7個羅馬尼亞師，2個德國師，約21萬兵力——麵臨被封鎖的威脅。
A集團軍群司令和羅馬尼亞獨裁者安東內斯庫都勸告希特勒放棄克裏木。10月27日下午4時30分，希特勒召集蔡茨勒、戈林、鄧尼茨、約德爾等人開會商討。希特勒本人固然是不願意放棄的，因為這將使紅軍能夠威脅羅馬尼亞油田。
有意思的是，陸海空三軍負責人也都支持他。代表陸軍的蔡茨勒樂觀地認為，可以調集8個師來緩解危機。克裏木德軍本身兵力強大，彈藥充足，完全可以獨立支撐；代表海軍的鄧尼茨則表示，雖然要花費很長時間並受到俄國空軍幹擾，德國海軍依然有能力保障第17集團軍從海上撤退。換句話說，德軍並不需要急著從陸上逃跑。
經過一番討論，德陸海空三軍共同決定：繼續死守克裏木。鄧尼茨還保證海軍將提供物資。
10月28日下午，蔡茨勒向第17集團軍發布命令，中止從克裏木撤退——所謂“米夏埃爾”行動。
兩天後，1943年10月30日，蘇軍奪取格尼切斯克並進抵錫瓦什湖沿岸。第19坦克軍和騎兵於10月31日夜間進抵“土耳其壁壘”，並將其占領。第二天，蘇軍突入彼列科普地峽，大批士兵涉越過3公裏長冰冷刺骨的鹹水湖灣。
德第49山地軍調來預備隊實施反擊，一度困住了蘇軍先頭坦克部隊，蘇第19坦克軍軍長瓦西裏耶夫中將也身負重傷。11月3日清晨，第51集團軍主力抵達，紅軍得以恢複進攻。11月5日日終前又奪取了錫瓦什湖南岸的登陸場。德第17集團軍從此被封鎖在了克裏木半島內。
烏克蘭第4方麵軍主力推向第聶伯河遊下遊，撤退中的德軍南翼與第聶伯河渡口的聯係被切斷，大批士兵被蘇第28集團軍和第19坦克軍驅趕向黑海沿岸，最終隻得繳械投降。但蘇第4近衛騎兵軍卻進展緩慢，並受到聞訊趕來的老騎兵布瓊尼的惡評，軍長吉裏欽科因此被免職。11月4日，由普利耶夫接受這個軍。此人是個職業老騎兵，曾經給蒙古人當過軍事顧問，戰爭以來一直擔任騎兵師長和軍長。後來則成為蘇日戰爭中騎兵機械化集群的指揮者。
11月5日日終，南方麵軍主力進抵第聶伯河。從9月26日以來，托爾布欣已經推進了50-320公裏，幾乎解放北塔夫裏亞全境。但德國人在第聶伯河左岸還保有尼科波爾地區的一個登陸場。這裏有重要的錳礦，希特勒當然不會輕易放棄。