Началась 13 августа, проводилась силами Юго-Западного (командующий — генерал армии Малиновский) и Южного (командующий — генерал-полковник, с 21 сентября — генерал армии Толбухин) фронтов.
К 22 сентября советские войска вышли на линию Днепропетровск — Мелитополь, загнали немцев за Днепр и реку Молочная. С выходом войск Юго-Западного и Южного фронтов на этот рубеж операция завершилась.
За месяц с лишним боёв советские войска продвинулись вперёд на 300 км, разгромили крупную группировку противника и полностью освободили Донецкий бассейн.
Успешное советское наступление на Донбассе вынудило немцев начать отвод войск из Кубани, что способствовало успеху войскам Северо-Кавказского фронта в Новороссийско-Таманской операции.
Также войска Юго-Западного и Южного фронтов способствовали советским фронтам севернее в развернувшейся Битве за Днепр, создали условия для наступления в Северной Таврии.
Потеря Донецкого угольного бассейна нанесла большой удар экономике Германии, Советский Союз же напротив — получил в 1944 году 21,1 млн тонн донецкого угля.
Далее войскам Юго-Западного и Южного фронтов следовало отдохнуть и подготовиться к участию в вовсю бушевавшей Битве за Днепр — к Нижнеднепровской стратегической операции.
Правда, на отдых им было отведено всего 4 дня…