13 августа 1944 года началась Львовско-Сандомирская операция. Лётчикам 3-го гвардейского истребительного авиационного полка при прорыве обороны противника на львовском направлении предстояло обеспечивать прикрытие наземных частей 38-й и 4-й танковой армий 1-го Украинского фронта и сопровождать бомбардировщики и штурмовики из состава 4-го бомбардировочного и 8-го штурмового авиационных корпусов. 14 августа полку была поставлена задача осуществить прикрытие группы вылетевших на задание Пе-2. Гвардии подполковник Г. Н. Прокопенко принял решение лично возглавить группу прикрытия. Истребители должны были встретиться с бомбардировщиками северо-западнее города Тарнополь, но при выходе в заданный квадрат самолёт ведущего был обстрелян стрелком-радистом одного из бомбардировщиков, который принял Ла-5 Прокопенко за атакующий его немецкий истребитель. По всей видимости Георгий Николаевич был убит. Его самолёт сорвался в штопор и врезался в землю. Тело лётчика было найдено и самолётом доставлено в Ромны. Георгия Николаевича похоронили на Красной площади города. Всего к моменту гибели Г. Н. Прокопенко совершил 217 боевых вылетов, в 50 воздушных боях сбил 9 самолётов противника лично и 10 в группе (по наградным документам число его побед больше — 15 сбитых самолётов лично и ещё 17 в составе группы).