В январе 1943 года рота старшего лейтенанта Д. П. Потылицына отличилась в ходе Острогожско-Россошанской операции, уничтожив в бою за город Острогожск до батальона немецкой пехоты и семь огневых точек противника. Сам Дмитрий Павлович всегда появлялся в боевых порядках батальона в самые трудные моменты боя и личным примером воодушевлял своих бойцов на выполнение боевых задач. В феврале-марте 1943 года Д. П. Потылицын участвовал в Воронежско-Касторненской и Харьковской операциях, освобождал города Богодухов, Харьков и Белгород. 25 марта 1943 года в бою у посёлка Опошня Полтавской области Украинской ССР Дмитрий Павлович был ранен и эвакуирован в госпиталь. В июне 1943 года он вернулся в свою часть, и получив звание капитана, был назначен заместителем командира 1-го стрелкового батальона 955-го стрелкового полка. В ходе оборонительной фазы Курской битвы батальон держал оборону в Ракитянском районе Белгородской области восточнее посёлка Пролетарский. В ходе контрудара Воронежского фронта на Курской дуге 17 июля 1943 года в бою у села Новосёловка из строя вышел командир батальона и Дмитрий Павлович принял командование подразделением на себя. Под его командованием батальон первым в полку ворвался в немецкие траншеи и выбил из них противника. За время боевых действий в период с 17 июля по 1 августа 1943 года батальон Потылицына уничтожил более 450 вражеских солдат. Перед началом Белгородско-Харьковской операции большое значение командование фронта придавало разведке. Лично возглавив разведгруппу, Д. П. Потылицын за двое суток захватил 6 контрольных пленных, выполнив задание командования на отлично. Перед началом наступления Красной Армии на Курской дуге Дмитрий Павлович был утверждён в должности командира батальона. В ходе наступления его батальон одним из первых ворвался в город Лебедин и участвовал в его освобождении.