3. ukrajinský front vznikl 20. října 1943 přejmenováním Jihozápadního frontu. V průběhu října – listopadu 1943 v rámci bitvy o Dněpr front osvobodil Dněpropetrovsk a Dniprodzeržinsk, do konce roku získal předmostí u Záporoží. Od začátku roku do dubna 1944 během Nikopolsko-Krivorožské, Bereznegovato-Snigirevské a Oděské operace byla poražena německá 6. armáda a osvobozeno území Ukrajiny od Dněpru až k Dněstru. Po neúspěšných pokusech o překročení Dněstru v dubnu – květnu 1944 zahájil front nový útok v srpnu 1944, jelikož Rumunsko záhy přešlo na stranu Spojenců, postoupili sovětští vojáci velmi rychle do Bulharska (září 1944) a v říjnu ve spolupráci s jugoslávskou armádou osvobodila Bělehrad. Od října 1944 Tolbuchinova vojska ve spolupráci s 2. ukrajinským frontem bojovala v Maďarsku (Budapešťská operace), překročila Dunaj, odrazila protiútoky německých vojsk a ve Vídeňské operaci společně s 2. ukrajinským frontem dobyla zbytek Maďarska a východní část Rakouska s Vídní.