終殲滅德軍兵力三十餘萬，兵鋒直抵基輔城下。經過這一階段的戰役，德軍中央集團軍群再次遭受重創，其深入蘇軍中路防線的數個突出部，完全被吃掉，從某種意義上來說，中央集團軍群地存在，已經對蘇聯的中央方面軍構不成威脅了，與此相反，隨著北線戰役的結束，蘇軍可以再次空出一部分兵力南調，從而對德軍的中央集團軍群側翼，構成莫大的威脅。
同樣是在庫爾斯克會戰之後，南線的戰役也沒有停頓下來。在梅列茨科夫的指揮下，從五月中旬開始，融合了草原方面軍主力的烏克蘭第三方面軍，在黑海艦隊的配合下，沿黑海沿岸一路西進，正式發起了第聶伯河右岸進攻戰役。與此同時，烏克蘭第二方面軍則在北面發起攻勢，向雅西、基什尼奧夫接近地推進。兩軍走出的進攻路線，就如同是一個開口向左的“C”字，處在兩軍之間的，就是德軍的濱海集團主力。五月底，烏克蘭第二方面軍在烏曼、博託沙尼戰役中擊潰正面的德軍防線，從而進入到戰役的指定位置，實現了在西北方對德軍濱海集團實施深遠包圍的目的。與此同時，烏克蘭第三方面軍在別列茲涅戈瓦託耶戰役中，再次給與德軍重創，並迫使其退到南布戈河左岸。不過在強渡南布戈河的戰役中，烏克蘭第三方面軍首戰失利，第三十七集團軍在付出了慘重的傷亡之後，卻未能拿下德軍固守的尼古拉耶夫市區。正是由於烏克蘭第三方面軍在尼古拉耶夫城下所遭受的失敗，導致了梅列茨科夫在敖德薩遠郊地帶圍殲德濱海集團這一戰役企圖的破產。
戰役企圖的破產，令梅列茨科夫大為著惱，在南布戈河戰役結束之後，他迅捷的撤換了烏克蘭第三方面軍的數名將領，然後重新著手佈置戰場，制定了規模更大、戰役企圖更加雄心勃勃的敖德薩戰役計劃。
六月初，以烏克蘭第二方面軍為主力的敖德薩北線突擊戰役打響，四個諸兵種合成集團軍、一個騎兵機械化集團軍以及坦克第二十三集團軍的主力，沿南布戈河向拉茲傑利納亞、蒂拉斯波爾方向實施突擊，以便再次從西北面對德軍濱海集團以及敖德薩集團實現包圍。烏克蘭第三方面軍主力，繼續在尼古拉耶夫方向實施戰役突擊，以打通前往敖德薩南部地域的通道。與此同時，黑海艦隊則利用航空兵和艦艇，支援烏克蘭第三方面軍的陸上作戰。
在蘇軍絕對優勢兵力的打擊下，德軍在尼古拉耶夫、敖德薩外圍地域的抵抗很快被粉碎，到六月十日，烏克蘭第二方面軍的第三十七集團軍以及騎兵機械化集團軍攻佔了拉茲傑利納亞車站，從而將一直在該地域負隅頑抗的德軍濱海集團分割為兩個部分。退守敖德薩的數十萬德軍，面臨被優勢蘇軍合圍的命運。
為了將被蘇軍合圍在敖德薩地域的德軍部隊解救出來，德軍大本營方面緊急調動羅馬尼亞艦隊參戰，他們試圖打通一條海上的通道，將敖德薩方面的德軍由海上搶救出來。
六月十四日，潛出到敖德薩海濱的羅馬尼亞艦隊同蘇軍黑海艦隊遭遇，此後的五天時間裡，雙方在敖德薩近海區域展開鏖戰，蘇德戰爭歷史上規模最大的一次海戰，由此爆發。
第六章 飛彈與核武
蘇軍的黑海艦隊同德軍的羅馬尼亞艦隊，在敖德薩南方近海海域的德捏斯特灣鏖戰五天，在大量陸基航空兵以及海岸火炮的配合下，蘇軍最終擊沉德軍快速登陸駁船十六艘、運輸船四艘、護衛艦、魚雷艇十二艘，從而粉碎了德軍利用海上通道解救敖德薩被圍部隊的企圖。
在海上戰鬥進行的同時，蘇軍強渡德捏斯特河成功，隨即，發起了對敖德薩市區的進攻，到六月二十日，蘇軍突擊第五集團軍攻入敖德薩北部街區，同困守該地區的羅馬尼亞第三集團軍一部展開激戰。是日夜，在敖德薩蘇軍游擊隊的帶領下，一支為數不足三十人的蘇軍別動隊透過地道插入到市區中心，一舉炸燬了德軍設