1943年1月起，方面军在整个地带转入积极进攻。1月13—27日，方面军部队胜利实施奥斯特罗戈日斯克—罗索什战役（1943）。战役中，合围并歼灭意、匈、德军约13个师，从南面对沃罗涅日城下作战的敌军集团，形成了纵深包围态势。沃罗涅日方面军利用上述态势，在1月24日—2月2日期间，与布良斯克方面军共同实施沃罗涅日—卡斯托尔诺耶战役（1943），合围并粉碎了德军第2集团军9个师。1月25日，全部收复沃罗涅日。1943年2—3月，沃罗涅日方面军右翼第60集团军在库尔斯克—利戈夫方向担任进攻，方面军主力则在哈尔科夫方向展开进攻。2月8日收复库尔斯克，3月3日收复利戈夫。在哈尔科夫进攻战役（1943）进程中，2月16日收复哈尔科夫，2月底方面军部队进抵苏梅市郊和波尔塔瓦接近地。但由于德军在哈尔科夫方向进行反攻，而沃罗涅日方面军战线太长，部队又很疲劳，被迫于3月16日放弃哈尔科夫，将左翼部队撤向北顿涅茨河（参见哈尔科夫防御战役）。方面军部队在苏梅以东，别尔哥罗德以北，沿北顿涅茨河向南相连地区，阻止了德军，形成了库尔斯克弧形地带的南半部。沃罗涅日方面军部队与西南方面军共同抗击了德军的反攻，并打破了德军为斯大林格勒的失败而“复仇”的计划。库尔斯克会战（1943）在方面军战斗历程中占有特殊地位。沃罗涅日方面军部队抗击了南面之敌的突击，在防御交战中把德军坦克集团打得一蹶不振，与草原方面军协同作战，8月3日转入反攻，并在别尔哥罗德—哈尔科夫战役（1943）中将其全歼。9—10月，方面军部队继续扩大战果，与友邻各方面军一起在基辅方向同时展开进攻，并于基辅南北地域从行进间强渡第聂伯河，并夺取了河右岸重要的战役登陆场，为尔后收复基辅和在右岸乌克兰继续发展进攻创造了有利条件。