I mai 1944 ble Tolbukhin overført til den tredje ukrainske fronten. I løpet av sommeren, fra juni til oktober 1944, lanserte Tolbukhin den sovjetiske invasjon av Balkan, og var i stand til å erobre det meste av Romania. Den 12. september 1944 ble Tolbukhin forfremmet til marskalk av Sovjetunionen. Etter å ha tatt Romania tok sovjeterne Bulgaria fra Tyskland.