После завершения Сталинградской битвы дивизия была передана Воронежскому фронту и с 20 марта до начала июля 1943 года вела напряжённые бои в районе Волчанска. Участвовала в Курской битве и освобождении Белгорода и Харькова, форсирует Днепр. За эти бои генерал-майор Василенко награждён орденом Кутузова II степени, третьим по счёту орденом Красного Знамени и орденом Суворова II степени. В конце октября 1943 года дивизия передана 37-й армии и в её составе вела бои на Правобережной Украине. 26 января 1944 года Василенко покидает должность командира 15-й гвардейской дивизии.