ในเดือนตุลาคม 1943 แนวรบใต้ถูกเปลี่ยนชื่อเป็นแนวรบยูเครนที่ 4 ตอลบูคินเป็นผู้ช่วยนายพลโรดีออน มาลีนอฟสกีแห่งแนวรบยูเครนที่ 3 ในการรุกโลว์เวอร์นีเปอร์และการรุกนีเปอร์–คาร์เพเทียน ในเดือนพฤษภาคม 1944 ตอลบูคินถูกย้ายไปควบคุมแนวรบยูเครนที่ 3 ในช่วงการทัพฤดูร้อนตั้งแต่เดือนมิถุนายนถึงตุลาคม 1944 ตอลบูคินและมาลีนอฟสกีเปิดฉากบุกโจมตีบอลข่านและสามารถเอาชนะโรมาเนียส่วนใหญ่ได้ ในวันที่ 12 กันยายน 1944 สองวันหลังจากได้รับการเลื่อนตำแหน่งนายพลมาลีนอฟสกีให้เป็นจอมพลแห่งสหภาพโซเวียต ตอลบูคินก็ได้รับการเลื่อนยศในแบบเดียวกัน ขณะที่มาลีนอฟสกีเคลื่อนทัพไปทางตะวันตกเฉียงเหนือสู่ฮังการีและยูโกสลาเวีย ตอลบูคินก็ได้เข้ายึดครองบัลแกเรีย เมื่อเริ่มต้นในการทัพฤดูหนาว ตอลบูคินเปลี่ยนกองทัพของเขาไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของฝ่ายอักษะ จึงทำให้ตอลบูคินเข้าปลดปล่อยยูโกสลาเวียและบุกทางตอนใต้ของฮังการี