Юго-Западный фронт был образован на юго-западном направлении 22 июня 1941 года на основании приказа НКО СССР от 22 июня 1941 года на базе Киевского Особого военного округа в составе 5-й, 6-й, 12-й и 26-й армий. В последующем в него входили 3-я, 9-я, 13-я, 21-я, 28-я, 37-я, 38-я, 40-я, 57-я, 61-я и 8-я воздушная армии. В ходе приграничных сражений 1941 года войска фронта отражали удары немецкой группы армий «Юг» на юго-западных границах страны. Механизированные корпуса фронта задержали продвижение противника в танковом сражении под Дубно -Луцком -Бродами (потеряв в 10 раз больше танков), чем позволили основным силам фронта выйти из Львовского выступа и избежать окружения.
Боевые действия Юго-Западного фронта 22 июня-9 июля 1941 г.
Танковый бой под Дубно.
Во второй половине июля — начале августа вместе с войсками Южного фронта, части фронта попали в окружение под Уманью и Киевом. Войска фронта понесли тяжёлые потери. Только в плен попало более 500 тысяч бойцов и командиров. Командующий фронтом, генерал-полковник Кирпонос, начальник штаба фронта генерал-майор Тупиков и Член Военного совета фронта Бурмистенко при попытке выйти из окружения погибли. В сентябре -ноябре 1941 года остатки сил Юго-Западного фронта отошли на рубеж восточнее Курска, Харькова, Изюма, где были пополнены новобранцами очередного года рождения. В декабре 1941 года фронт силами правого крыла провел Елецкую операцию, в декабре 1941 — январе 1942 года силами правого крыла провел Курско-Обоянскую операцию, а в январе 1942 года силами левого крыла совместно с войсками Южного фронта — Барвенково-Лозовскую операцию и, продвинувшись на 100 км, овладел крупным плацдармом на правом берегу Северского Донца. В развернувшемся в конце мая 1942 года сражении, известном, как битва под Харьковом 1942 года, войска фронта попали в окружение и вновь понесли тяжёлые потери. 12 июля 1942 года Юго-Западный фронт был расформирован. Действовавшие в его составе 9-я, 28-я, 29-я и 57-я армии были переданы Южному фронту, а 21-я армия и 8-я воздушная армия — Сталинградскому фронту.
Фронтом командовали: 22.06.1941 — 20.09.1941 — генерал-полковник Кирпонос М.П.; 30.09.1941 -18.12.1941 и 08.04.1942 — 12.07.1942 – Маршал Тимошенко С.К.; 18.12.1941 — 08.04.1942 — генерал-лейтенант Костенко Ф.Я.
Войска фронта в битве за Донбасс.
Юго-Западный фронт второго формирования был создан 25 октября 1942 года в составе 21-й, 63-й (1-я гвардейская, затем 3-я гвардейская), 5-й танковой и 17-й воздушной армий. В последующем в его состав входили 5-я ударная, 6-я, 12-я, 46-я, 57-я, 62-я (8-я гвардейская), 3-я танковая и 2-я воздушная армии. Фронт участвовал в операциях: «Уран» (контрнаступление под Сталинградом), Среднедонской, Острогожско-Россошанской, Третьей битве за Харьков, Изюм-Барвенковской наступательной операции, Донбасской стратегической операции, Запорожской. 20 октября 1943 года фронт переименован в 3-й Украинский фронт.
Фронтом командовали: 25.10.1942 — 27.03.1943 — генерал-лейтенант, с 7.12.1942 генерал-полковник, с 13.2.1943 генерал армии Ватутин Н.Ф.; 27.03.1943 — 20.10.1943 — генерал-полковник, с 28.4.1943 генерал армии Малиновский Р. Я.