17 июля 1941 года 3-я румынская армия форсировала Днестр и вместе с 11-й и 17-й армиями вермахта начала продвижение вглубь Украины. В сентябре 1941 года Думитреску отбил попытку советских войск переправиться через Днестр на востоке позади позиций 11-й армии. Армия принимала участие в боях за Умань, Кривой Рог, принимала участие в форсировании Днепра, окружении частей советских 9-й и 18-й армий на Юге Украины.