Мелитопольскую операцию войск Южного фронта можно разделить на следующие этапы:
1. Наступление с целью прорыва обороны противника на р. Молочной 26–30 сентября 1943 г.
2. Перегруппировка войск для развития прорыва 1–8 октября 1943 г.
3. Борьба в глубине обороны противника. Перенесение главного удара с правого на левое крыло фронта 9–13 октября 1943 г.
4. Борьба за Мелитополь. Наращивание усилий на левом крыле фронта. Прорыв первого оборонительного рубежа 14–23 октября 1943 г.
5. Завершение прорыва. Ввод подвижных групп и действия их в оперативной глубине. Преследование отходящего противника 24 октября — 5 ноября 1943 г.
Наступление с целью прорыва обороны противника на р. Молочной 26–30 сентября 1943 г. Наступление началось в 10 часов 26 сентября. Войска Южного фронта силами 5-й ударной, 44-й и 2-й гвардейской армий после артиллерийской и авиационной подготовки перешли в наступление и атаковали передний край обороны противника. Однако их встретил ураган огня, и советские части с упорными боями лишь вклинились на отдельных участках на 2–4 км в оборону немцев. Высокой оказалась также активность люфтваффе. Немецкая авиация в течение всего дня группами от 20 до 140 самолетов бомбардировала боевые порядки наступающих войск и ближайшие тылы армий. Всего частями ВНОС в этот день было отмечено свыше 900 самолето-пролетов противника.
Итоги первого дня наступления были неутешительными. 5-я ударная армия имела незначительное продвижение на своем левом фланге, 44-я армия частями 10-го гвардейского стрелкового корпуса продвинулась на правом фланге и в центре на 2–3 км. 2-я гвардейская армия на своем правом фланге продвинулась до 3 км. В 17 часов противник силами до полка пехоты с 15 танками при поддержке 120–140 самолетов перешел в контратаку и несколько потеснил продвинувшиеся вперед части армии Г. Ф. Захарова. Под Мелитополем 28-я армия вела огневой бой с противником и разведку его обороны.
8-я воздушная армия содействовала наступлению своих войск и уничтожала на поле боя живую силу и технику противника, бомбардировала железнодорожные эшелоны на участке Васильевка, Мелитополь, Акимовка, пытаясь воспрепятствовать подвозу немцами резервов.
27 сентября войска фронта продолжали наступление, но имели незначительное продвижение. Более того, сбывались худшие опасения советского командования — к полю боя подходили резервы из Крыма. По показаниям пленных был установлен подход новых сил (9-я пехотная дивизия и дивизион штурмовых орудий), брошенных в бой с ходу. Активность авиации противника сохранялась — было отмечено свыше 800 самолето-пролетов противника.
На второй день операции к наступлению присоединилась 28-я армия. После короткой артиллерийско-минометной подготовки в 7 часов части армии атаковали немецкие позиции, но лишь на отдельных участках незначительно продвинулись вперед.
8-я воздушная армия произвела за день 1105 самолето-вылетов, удерживаясь на достаточно высоком уровне активности.
За два дня напряженных боев на направлении главного удара войска Южного фронта преодолели противотанковый ров шириной 3,5 м, глубиной 2,5 м и на фронте шириной 22 км вклинились в оборонительную полосу противника на глубину от 2 до 6 км. Это было в несколько раз меньше запланированных темпов наступления.
Очередной день наступления не принес принципиального изменения обстановки, сражение неуклонно скатывалось в изнурительную позиционную битву. 28 сентября войска фронта в центре прорыва на участке Гендельберг, Пришиб, ведя ожесточенные бои с контратакующими танками и пехотой противника, на отдельных направлениях имели незначительное продвижение. На правом и левом крыльях войска вели огневой бой на прежних рубежах.
Противник силами 13-й и 17-й танковых дивизий, 101-й егерской и 3-й горной дивизий и частями вновь введенных в бой 9-й и 93-й пехотных дивизий при содействии массированной бомбардировочной и штурмовой авиации в течение дня оказывал упорное сопротивление наступлению советских войск. Переходя в неоднократные контратаки силами от батальона до полка пехоты при поддержке 15–30 танков каждая, немцы пытались восстановить свое положение и не допустить дальнейшего продвижения советских войск. Авиация противника группами до 70 самолетов бомбардировала и обстреливала боевые порядки и ближайшие тылы наступающих армий. Всего за день отмечено свыше 1000 самолето-пролетов противника.
8-я воздушная армия поддерживала наземные войска на поле боя действиями по живой силе и технике противника. Всего авиацией было произведено 833 самолето-вылета.
29 сентября наступающие армии Южного фронта на правом крыле и в центре отражали неоднократные контратаки пехоты и танков противника при поддержке сильного артиллерийско-минометного огня и массированных ударов его авиации, имея на отдельных участках незначительное продвижение.
Корпуса армии Холлидта в прежней группировке сильным артиллерийско-минометным огнем и контратаками при массированном применении бомбардировочно-штурмовой авиации оказывали упорное сопротивление наступлению войск Южного фронта. Вновь было отмечено свыше 1000 самолето-пролетов авиации противника.
В этих условиях советское командование решилось бросить в бой механизированные соединения, по плану операции входившие в состав подвижных групп. 20-й танковый корпус к 5 часам сосредоточился в районе 4 км восточнее Гендельберга, где перешел в оперативное подчинение командующего 44-й армией. 4-й гвардейский механизированный корпус сосредоточился в районе восточнее Ворошиловки и перешел в оперативное подчинение командующего 2-й гвардейской армией.
Кроме того, было решено подтянуть на направление главного удара находившуюся в резерве фронта 51-ю армию. С 19 часов 29 сентября армия начала марш в район южнее Бол. Токмак. В случае успеха танкового удара 51-я армия могла нарастить и развить его.
Однако нельзя сказать, что надежды на танковый удар оправдались. 30 сентября (после ввода в бой 20-го танкового и 4-го гвардейского механизированного корпусов) войска Южного фронта продвинулись на отдельных участках на глубину до 6 км. Следует отметить, что штаб Холлидта также произвел перегруппировку войск и усилил оборону соединений на направлении главного удара Южного фронта за счет 258-й пехотной дивизии. Соответственно советские танки были встречены ураганом огня выстроенных плечом к плечу пехотных соединений.
В итоге оборона «позиции Вотана» 30 сентября сохранила свою устойчивость. 5-я ударная армия, встречая сильное огневое сопротивление, вела ожесточенные бои на своем левом крыле. 44-я армия с 20-м танковым корпусом атаковала противника и выбила его из ряда опорных пунктов. Однако в ходе наступления части армии были встречены организованным огневым сопротивлением и контратаками пехоты и танков противника, поддержанных самоходными орудиями. В результате боя наступающие части вынуждены были оставить Ново-Мунталь. 2-я гвардейская армия с 4-м гвардейским механизированным корпусом продвинулась до 6 км. В 15 час. 30 мин. в результате сильной контратаки отдельные части армии и механизированного корпуса были выбиты из населенных пунктов Октоберфельд, Равное (15 км юго-западнее Бол. Токмак).
