Sau đó trong Chiến dịch Sao Hỏa vào tháng 12 năm 1942, Katukov đã đưa quân tiến sâu được vào phòng tuyến của quân Đức ở Rhzev. Vào tháng 1 năm 1943, ông nắm quyền chỉ huy Tập đoàn quân xe tăng cận vệ 1, vị trí mà ông giữ trong suốt thời gian chiến tranh.