Ab dem 13. Juli 1944 kam die 4. Panzerarmee zusammen mit der 1. Panzerarmee und der 3. Gardepanzerarmee in der Lwiw-Sandomierz-Operation zum Einsatz, in der sie Lemberg befreite. Bei der anschließenden Verfolgung der sich zurückziehenden deutschen Truppen überschritt sie die polnische Grenze und war an den Kämpfen um den Brückenkopf von Sandomierz beteiligt.