В 1942 году Булатову и генерал-лейтенанту В. Д. Цветаеву поручили сформировать 10-ю Резервную армию. Через неё прошли, обучаясь и комплектуясь, более 20 дивизий, направленных затем на Сталинградский, Донской и Юго-Западный фронты. 9 декабря 1942 года на основании директивы Ставки ВГК № 170699 10-я резервная армия была преобразована в 5-ю ударную армию и направлена на Сталинградский фронт. Исмаил Булатов был назначен членом Военного совета армии. 26 декабря 1942 года 5-я ударная армия вошла в состав Юго-Западного фронта и приняла участие в разгроме тормосинской группировки противника. 3 января 1943 года включена в состав Южного фронта (с октября 1943 года — 4-й Украинский фронт) и принимала участие в Ростовской наступательной операции, в том числе, в освобождении города Ростов-на-Дону, в попытке прорыва сильноукреплённого оборонительного рубежа на реке Миус в ходе Миусской операции, в Донбасской стратегической и Мелитопольской наступательных операциях, освобождении Николаева и Одессы.