Durante la Batalla del Cáucaso, el barco realizó las mismas misiones que hizo antes, bombardeando posiciones del Eje y transportando tropas y hombres heridos desde puertos amenazados por el avance alemán a lo largo de la costa del mar Negro. En febrero de 1943, apoyó a las fuerzas soviéticas mientras realizaban un desembarco anfibio detrás de las líneas alemanas y luego prestaron apoyo de fuego naval a finales de mes. Durante los siguientes meses, el Járkov bombardeó los puertos controlados por los alemanes en el Cáucaso y Crimea. Mientras regresaba de una de esas misiones, en octubre, el barco fue dañado por bombarderos en picado alemanes y se hundió mientras lo remolcaban más tarde ese mismo día, junto con otros dos destructores.