Anschließend fungierte Warenzow für kurze Zeit zwischen September und Oktober 1942 als Kommandeur der 60. Armee und daraufhin von Oktober 1942 bis Oktober 1943 als Kommandeur der Artillerie an der Woronescher Front. Als solcher wurde er am 4. Februar 1943 erst zum Generalleutnant der Artillerie sowie wenige Monate später am 20. Oktober 1943 bereits zum Generaloberst der Artillerie befördert. Er war in dieser Verwendung an der Operation Ostrogoschsk-Rossosch (13. Januar bis zum 27. Januar 1943) beteiligt. Anschließend wurde er im Oktober 1943 an die 1. Ukrainische Front versetzt, an der er bis Juli 1945 ebenfalls Kommandeur der Artillerie war. Er war während dieser Zeit an der Schlacht am Dnepr (26. August bis 20. Dezember 1943), der Kesselschlacht von Tscherkassy (24. Januar bis 17. Februar 1944), der Proskurow-Czernowitzer Operation (4. März bis zum 17. April 1944), der Lwiw-Sandomierz-Operation (13. Juli bis 29. August 1944) sowie später der Weichsel-Oder-Operation (12. Januar bis 3. Februar 1945), der Schlacht um Berlin (16. April bis 2. Mai 1945) und der Prager Operation (6. bis zum 11. Mai 1945).