基·朱可夫将军率领苏军取得莫斯科保卫战的胜利后，斯大林认为朱可夫能力在铁木辛哥之上，遂令朱可夫接替了铁木辛哥的前线指挥权。此后一直到第二次世界大战结束，铁木辛哥先后担任斯大林格勒（1942年6月）、西北（1942年10月）、列宁格勒（1943年6月）、高加索（1944年6月）和波罗的海（1944年8月）方面军总指挥。作为大本营代表，1944年在罗马尼亚、1945年在匈牙利协调乌克兰第2、第3方面军作战。二战结束后，铁木辛哥被重新任命为驻白俄罗斯军区司令员（1946年3月）、南乌拉尔军区司令员（1946年