Im Februar 1942 übernahm Golikow als Nachfolger von Jeremenko die Führung der 4. Stoßarmee, welche gerade die Toropez-Cholmer Operation beendet hatte. Generalleutnant Golikow übernahm am 3. April 1942 die Führung der neu formierten Brjansker Front und ab Juli 1942 die Woronesch-Front. Während der Woronesch-Woroschilowgrader Operation verlor er im Strudel des deutschen Vorstoßes zum Don-Abschnitt, die Masse seiner Truppen, was seinen Ruf als Truppenführer nachhaltig schädigte.