Von Mitte Juli bis Anfang August bildete die 5. Stoßarmee eine der Hauptangriffsarmeen der Südfront bei der Donez-Mius-Offensive. Die Ziele der Operation wurden verfehlt und die zwischenzeitlichen Geländegewinne gingen nach einem deutschen Gegenangriff wieder verloren. Erfolgreicher war der zweite Versuch, das Donezbecken wieder in Besitz zu bringen, die sogenannte Donezbecken-Operation von Mitte August bis Ende September. Dabei gelang der 5. Stoßarmee am 8. September die Einnahme von "Stalino" (heute Donezk) zusammen mit der 2. Gardearmee. Im direkten Anschluss setzte die Armee in der Melitopoler Operation ihren Vormarsch fort, die Stadt Melitopol fiel am 23. Oktober an die Truppen der 4. Ukrainischen Front, wie die vormalige Südfront ab 20. Oktober hieß.