为了扩大战果，加快推进速度，同时也加快胜利的脚步，中央方面军出其不意，把主突方向上的基本兵力第13集团军、第2坦克集团军，以及最高统帅部调来的第61集团军集中到左翼，在科诺托普方向上发展进攻，取得重大胜利。至8月31日日终前，突破口的正面扩大到100公里，纵深达60公里。德军已经失去了战斗力，无法阻止苏军强大进攻，改变了进攻策略，被迫于9月1日撤至杰斯纳河和第聂伯河的对岸。苏军中央方面军发现敌军撤退，乘胜追击。方面军左翼在行进间强渡谢伊姆河，9月9日解放了重要铁路枢纽巴赫马奇，9月15日，又解放了通往基辅道路上的德军重要支撑点涅任，9月19日在切尔尼戈夫以南强度杰斯纳河，9月21日解放了切尔尼戈夫市。次日，在基辅以北前出到第聂伯河。方面军右翼部队也强渡了杰斯纳河，并在9月16日解放了诺夫哥罗德市。
9月22日拂晓，在德军措手不及的情况下，方面军左翼第13集团军不等制式渡河器材运达，冒着巨大危险，便开始在宽大正面上强渡第聂伯河。第一批强渡的是携带轻武器的步兵，紧接着是团属炮兵。师属炮兵在河东岸提供火力掩护。至日终前，集团军夺占了一个正面宽25公里、纵深2至10公里的登陆场，前出到切尔诺贝利、高查雷至普里皮亚季河口地区。次日，登陆场正面扩大到35公里，纵深扩展到20公里。当天，第13集团军左翼部队又在普里波亚季河右岸占领另一个登陆场。德军调兵遣将向苏军登陆部队实施多次反突击，虽兵力也很强大，仍被苏军击退。与第13集团军几乎同时在基辅以北强渡第聂伯河的，还有方面军的第60集团军和近卫第7军机械化部队。当中央方面军左翼部队在隆美尔以南进行紧张的战斗时，方面军右翼和中路各兵团也分别向日洛宾和隆美尔展开了进攻。至9月底，中央方面军巩固了第聂伯河、普里皮亚特河和索日河上已夺占的登陆场，并继续战斗扩大登陆场。
沃罗涅日方面军原计划在8月27日转入进攻。由于中央方面军在基辅方向上进攻的胜利，对防守在沃罗涅日方面军和草原方面军当面的德军第8集团军和第4装甲集团军构成威胁，加上不久前沃罗涅日方面军在阿赫特尔卡地区击退了德军的反突击，德军为免遭合围的危险，便于8月25日开始从阿赫特尔卡突出部撤退。战场形势的变化促使沃罗涅日方面军右翼部队提前于25日转入追击，于当天解放了阿赫特尔卡，并向前推进15至20公里。9月2日，右翼部队解放了苏梅，继而向罗姆内、朴里卢基和基辅发展进攻。方面军左翼部队与草原方面军配合，在哈尔科夫西南进行战斗。9月10日，方面军各部队突破了罗姆内东南的德军防线，3天后在宽大正面强渡了苏拉河。9月21日，沃罗涅日方面军的近卫第3坦克集团军先遣支队，在布克林附近强渡第聂伯河，并夺取1个登陆场。次日，方面军突击集团第40、第27和第47集团军利用坦克集团军的战果也随之展开了强渡行动，均取得不同程度的胜利。
草原方面军的情况则有所不同，它在8月底以前在哈尔科夫以西和西南进行了多次战斗，在解放哈尔科夫以后，应向克拉斯诺格勒、上第聂伯罗夫斯克方向继续进攻，并前出到第聂伯河。但是，德军调来15个师，竭尽全力阻止苏军在该方向上的进攻。草原方面军直到9月初才打退德军反突击后，向克拉斯诺格勒、上第聂伯罗夫斯克方向展开进攻。9月6日，苏军最高统帅部调整了该方面军的任务，令其向波尔塔瓦和克列缅丘格方向实施主要突击，阻止德军在该方向上建立稳固的防线。到9月20日，方面军在奋力追击敌人过程中，前出到距第聂伯河70至120公里处。23日，解放了波尔塔瓦，6天后又解放了克列缅丘格。到9月底，草原方面军已全线推进到第聂伯河，以不可阻挡之势，肃清了东岸的德军，并着手强渡第聂伯河。
1943年8月中旬，防守顿巴斯的德军南方集团军群的第1装甲集团军和第6集团军，共20多个师。当苏军沃罗涅日方面和草原方面军在阿赫特尔卡和哈尔科夫地域进行战斗时，西南方面军于8月13日从伊久姆地域向巴尔文科沃方向展开了进攻。但8月份进展不大，仅扩大了伊久姆地域北顿涅茨河右岸的登陆场。8月18日，南方面军各兵团在伏罗希洛夫格勒西南地域发起猛烈进攻。南方面军第5突击集团军和近卫第2集团军也迅速地突破了德军米乌斯河一线的坚固防御。近卫第4机械化军和近卫第4骑兵军组成的方面军骑兵机械化集群，前出到亚速海沿岸地区，切断了塔甘罗格防御之敌的退路。使其在孤军作战的前提下，也已经失去了招架之功。8月23日，苏军解放阿姆夫罗西耶夫卡，尔后继续向南发动进攻。8月30日，解放塔甘罗格。
这样，南方面军就在顿涅茨克、阿姆夫罗西耶夫卡和塔甘罗格湾之间的德军防线上打开了一个缺口。9月初，西南方面军左翼部队在伊久姆东南的北顿涅茨河地区重新发起进攻，突破了德军第1装甲集团军的防线，也取得了重大胜利。
这样，2个方面军的进攻很快汇合成一个强大的突击洪流，似有大江东去浪淘尽的气势。
德军南方集团军群担心被包围，遂于8月31日开始把第6集团军和第1装甲集团军右翼撤往戈尔洛夫卡、日丹诺夫一线的后方预设阵地，而以后卫部队顽强抵抗。9月8日，苏军南方面军一举消灭了德军后卫部队的抵抗，解放了顿巴斯州首府斯大林诺。9月15日，德军统帅部担心部队再度遭到合围，遂命令南方集团军群放弃顿巴斯，妄想以小的牺牲换取暂时的撤退，保存实力，发起反攻。全线撤至梅利托波尔、第聂伯河一线后面的“东方堡垒”。苏军2个方面军趁势向西南和南方进一步发展进攻，于9月22日前出到扎波罗日耶以南和莫洛奇纳亚河一线，并解放了顿巴斯。9月25日，西南方面军在第聂伯罗彼得罗夫斯克以南强渡第聂伯河。9月底，南方面军进抵莫洛奇纳亚河地区。
目前为止，中央方面军、沃罗涅日方面军、草原方面军、西南方面军和南方面军，解放了除莫洛奇纳亚河以西和扎波罗热以东的小部分地区以外的整个第聂伯河左岸乌克兰地区，在洛耶夫至扎波罗热之间近750公里宽的正面上先后进抵第聂伯河。部分部队还不失时机地实施了强渡，在第聂伯河西岸夺取23个登陆场。德军统帅部企图沿第聂伯河稳定战线的计划被彻底粉碎了。
苏军战役目的是消灭残存在第聂伯河左岸的德军，扩大已夺占的登陆场，随后实施夺取右岸乌克兰和克里木半岛的各次战役。并实施了精密的部署，中央方面军在戈梅利—列奇察方向进攻，沃罗涅日方面军在基辅方向进攻，草原方面军和西南方面军在基洛夫格勒和克里沃罗格方向进攻，南方面军在梅利托波尔方向进攻。1943年10月20日起，中央方面军改称白俄罗斯方面军，沃罗涅日、草原、西南和南方面军分别改称乌克兰第1、第2、第3、第4方面军。10月，苏军根据当前形势的需要还对方面军的编成做了适当调整：中央方面军的第13、第60集团军转隶沃罗涅日方面军，布良斯克方面军的第50、第3和第63集团军连同责任地段则编入中央方面军。
德军的企图是，夺回第聂伯河各登陆场，击退苏军，在河的右岸建立起坚固的防线。与苏军对峙的有德军中央集团军群的第9和第2集团军，南方集团军群的第8集团军和第4装甲集团军，A集团军群的第6集团军，总计116个师，其中包括18个装甲师和机械化师。根据德军的现有形势，采取的相应的策略。在戈梅利和扎波罗热之间，由中央集团军群的第9、第2集团军和南方集团军群的第4装甲集团军、第8集团军、第1装甲集团军担任防御；在莫洛奇纳亚河地区，由第6集团军担任防御。德军把基辅作为主要防御方向，在乌克兰部署了62个步兵师、14个装甲师、4个摩托化师和1个骑兵师。
在强渡第聂伯河的问题上，争议很大，由于想从宽大正面和从行进间强渡该河，困难的指数是很多的，能否成功，还要取决于强渡部队的准备程度。为此，各方面军在主力到达河岸以前的3至5天内便给各集团军下达了强渡任务，确定了强渡方法和地段。各集团军又根据上级指示、德军设防特点和河流情况，给所属部队具体明确了强渡地段、强渡地点、强渡时间和顺序，指定了进入出发地域的道路，同时规定了占领登陆场的当前任务和当日任务，在现有基础上合理分配了渡河器材。集团军渡口一般有1座载重16吨的舟桥、1座载重50吨的门桥和2至3座载重16吨的门桥。为了弥补制式渡河器材的不足，苏军指战员就地取材，凡是能够渡河的渔船、木伐、木板和大桶等等，都得到充分利用，做到了人尽其能，物尽其用。
随着各方面军的胜利之势，白俄罗斯方面军于10月肃清了第聂伯河、索日河和普洛涅河以东的德军，并在河西岸夺取了一些登陆场。为了进一步进攻，根据最高统帅部的指示，方面军司令员拟制了戈梅利—列奇察进攻战役计划。计划规定：以方面军左翼3个集团军、2个坦克军和2个骑兵军组成突击集团，向列奇察、格鲁斯克方向实施主要突击，从西南面迂回德军在戈梅利—列奇察的防御部队，切断该集团与后方的联系；尔后，以方面军右翼2个集团军在戈梅利以北转入进攻，从西面迂回该集团，协同主要突击部队围歼德军。