С 13 по 27 января 1943 года войсками Воронежского фронта под совместно с 6-й армией Юго-Западного фронта проводилась Острогожско-Россошанская наступательная операция, как часть Воронежско-Харьковской стратегической наступательной операции. Перед фронтом ставилась задача: разгромить 2-ю венгерскую и часть сил 8-й итальянской армии входивших в группу армий «B», оборонявшихся в районе Острогожск — Каменка — Россошь, освободить железнодорожный участок Лиски — Кантемировка и, таким образом, создать условия для последующего наступления на курском и донбасском направлениях.
Для проведения операции Воронежский фронт был усилен 3-й танковой армией, 4-м танковым корпусом, 7-м кавалерийским корпусом, 111-й, 180-й, 183-й и 322-й стрелковыми дивизиями, 8-й артдивизией прорыва, 9-й артдивизией ПВО, 4-й дивизией реактивной артиллерии и тремя лыжно-стрелковыми бригадами. Всего Воронежский фронт состоял из 23 стрелковых дивизий и пяти стрелковых бригад. Для прорыва обороны противника фронт имел 900 танков. Воронежскому фронту противостояли 28 дивизий противника, преимущественно состоящих из двух полков.
Карта-схема Острогожско-Россошанской операции.
Наступление главных сил северной группировки началось 13 января за сутки до намеченного срока, так как разведка боем, проведённая передовыми стрелковыми батальонами, выявила слабость обороны противника. На рассвете войска первого эшелона 40-й армии после артиллерийской подготовки перешли в наступление и к исходу дня главная полоса обороны 7-й венгерской пехотной дивизии была прорвана. Состоялся танковый бой между советской 150-й танковой бригадой и немецким 700-м отдельным танковым отрядом. 14 января 6-я армия Юго-Западного фронта перешла в наступление. К исходу дня 40-я армия расширила прорыв до 50 км по фронту и до 17 км в глубину.
Наступление Красной Армии.
12-й и 15-й танковые корпуса прорвали оборону противника на 10-километровом фронте и продвинулись на глубину в 23 км, оторвавшись от пехоты на 6-8 км. При этом 15-й танковый корпус разгромил штаб XXIV танкового корпуса. Израсходовав всё горючее и боеприпасы, действуя в труднопроходимой для них местности, танковые корпуса простояли всю ночь на 15 января Стрелковые соединения Красной Армии, используя и закрепляя успех танковых корпусов, в течение дня продвинулись от 2 км на правом до 14 км на левом фланге. 12-й и 15-й танковые корпуса, пополненные боеприпасами и горючим, развернули преследование отходивших подразделений противника. К исходу 15 января их главные силы продвинулись на 20-35 км. Отрыв танковых корпусов от стрелковых войск в течение дня составил 15 -25 км. Фронт наступления 3-й танковой армии к исходу дня был расширен до 60 км. Глубина продвижения танковых корпусов увеличилась до 40-50 км. Были созданы благоприятные условия для окружения и уничтожения основных сил 8-й итальянской армии во взаимодействии с 40-й армией и 18-м стрелковым корпусом. Для образования внешнего фронта окружения в прорыв был введен 7-й кавалерийский корпус. 16 января происходит окружение и рассечение вражеских группировок на три части.
Расстрелявший немецкую колонну танк КВ-1С с погибшим экипажем.
19-27 января 1943 года проведено ликвидацию расчлененной на части острогожско-россошанской группировки итальянских и венгерских войск. Бои в Острогожске и в районе северо-восточнее Алексеевки продолжались по 24 января. Большая часть гарнизона была пленена или уничтожена в ходе боёв за город, но незначительной части, основу которой составлял 7-й литовский батальон, удалось пробиться в район Алексеевки. Последним был ликвидирован котёл площадью около 150 км² в районе Россоши. Пытавшиеся прорваться на запад части противника попадали под удар перегруппировывавшихся к реке Оскол соединений 3-й танковой армии, а также частей 7-го кавалерийского корпуса у Валуек. 27 января остатки 3-й, 4-й альпийских и 156-й итальянских дивизий вместе с их штабами капитулировали.
Венгерские и итальянские военнопленные из «котла».
В результате проведенной операции, советские войска продвинулись на 140 км на запад и разгромили основные силы 2-й венгерской армии и 8-й итальянской армии, 24-й танковый корпус и основные силы немецкого корпуса особого назначения. 15 дивизий были полностью разгромлены, ещё 6 потерпели поражение. Потери венгров и итальянцев составили 71 тысячу человек пленными и 52 тысячи человек убитыми. Безвозвратные потери Красной Армии составили 4,5 тысячи человек. Были созданы предпосылки для наступления на Донбасс и Харьков в феврале 1943 года.