Nella primavera 1942, Golikov prese il comando dell'importante Fronte di Brjansk e subì l'urto principale della nuova offensiva tedesca (Operazione Blu); alcuni contrasti con Stalin, riguardo alla difesa di Voronež e alla condotta delle operazioni con i numerosi corpi corazzati assegnategli di rinforzo, portarono alla sua sostituzione con il generale Nikolaj Vatutin (luglio 1942). La disgrazia fu di breve durata, nell'ottobre 1942 (dopo aver partecipato in settembre anche alla fase difensiva della battaglia di Stalingrado come vice-comandante del fronte guidato da Erëmenko) ritornava al comando del Fronte di Voronež, incaricato della pianificazione della prevista offensiva invernale sull'Alto Don (parte della più generale offensiva sovietica invernale nel settore meridionale del fronte orientale). Cominciava così il periodo più felice della sua attività militare.