В январе 1943 года здоровье Еременко резко ухудшилось, но об этом мало кто знал. Еременко всеми силами старался, чтобы о его состоянии не узнал Сталин, и скрывал его даже от доверенных офицеров штаба. Хрущев, случайно став свидетелем острых приступов у Андрея Ивановича, доложил в Ставку. Было принято решение направить командующего фронтом на лечение в Цхалтубо. Переправляли генерала в лежачем положении на специально оборудованном легковом автомобиле. Ехать предстояло через Зимовники, Моздок, Орджоникидзе, по Военно-Грузинской дороге.
После напряженных дней под Сталинградом и на Южном фронте он никак не мог примириться с вынужденным покоем. Следил за тем, как, развивая общее наступление, войска Южного фронта 7 февраля 1943 года взяли город Батайск, а 14 февраля овладели Ростовом-на-Дону.
Отдыхая в Грузии, Еременко решил с пользой использовать появившееся у него свободное время и описать события недавних дней. Героизм защитников Сталинграда вдохновил его на стихотворную форму изложения, за 40 дней он создал поэму о Сталинграде. В своем обращении к читателям генерал написал: «После такого напряжения требовалась психологическая разрядка, у меня появилось непреодолимое желание изложить на бумаге то, что было пережито, рассказать о подвиге, совершенном нашим народом в Сталинграде. Вся грандиозная битва, казалось мне, стояла перед моим мысленным взором, подвиг наших людей воодушевил меня настолько, что я невольно стал писать о ней стихами». Поэма была подписана — «Генерал Иванов» (условная фамилия командующего Сталинградским фронтом в шифрованных донесениях Ставки). При жизни Андрея Ивановича поэма так нигде и не была опубликована.
В Цхалтубо ежедневно, слушая и читая сообщения Совинформбюро, Еременко мысленно переносился на фронт. Радио, газеты будили воспоминания о боевых товарищах. Генерал все острее чувствовал желание быть рядом с ними, делить все тяготы и напряжение фронтовых будней. Но лишь в апреле он научился ходить без костылей. Лечение шло успешно, у Еременко зажили практически все раны, и 7 апреля 1943 года он наконец смог выехать в Москву.
В столице генерал был вызван к Верховному главнокомандующему. Сталин сообщил ему о новом назначении: на этот раз командующим Калининским фронтом. Зайдя в Генеральный штаб, Еременко ознакомился с боевой обстановкой. Войска Калининского фронта подошли к Среднерусской возвышенности, к Бельско-Духовщинской гряде Валдая. Природный рубеж как нельзя лучше подходил для создания оборонительной линии, чем и воспользовался противник, развернув сильную оборону, опиравшуюся на природные объекты — болота, озера, леса. Всю зиму 1942/43 года вплоть до апреля войска фронта вели бои местного значения. Соседом справа был Северо-Западный фронт (командующий генерал-полковник И. С. Конев), а слева — Западный (командующий генерал-полковник В. Д. Соколовский). Перед Калининским фронтом оборону держали войска 3-й танковой армии генерал-полковника Г.-Г. Рейнгардта и часть сил XXVII армейского корпуса 4-й армии.
Путь к немецкой линии обороны был крайне сложным. Он проходил по земле, лишь недавно освобожденной от захватчиков: через Клин, Калинин, Ржев на Торопец. Командный пункт фронта располагался в 35 километрах западнее То-ропца. Дорога, по которой Андрей Иванович ехал к месту нового назначения, была ему хорошо знакома. Зимой 1941/42 года 4-я ударная армия вела здесь тяжелые бои. Это были места, опаленные войной: разрушенные города, сожженные деревни и села, и везде — братские могилы воинов.
Беглое знакомство с обстановкой на фронте показало, что необходимо немедленно решить четыре важнейшие задачи: как можно быстрее наладить снабжение войск, укрепить в инженерном отношении занимаемые позиции, привести в порядок дороги и развернуть боевую подготовку войск. Постепенно на всех участках фронта была укреплена оборона, проведен ряд успешных операций. Задачей фронта на первом этапе летней кампании 1943 года являлось обеспечение фланга наших войск и сковывание противника. Войска фронта должны были постоянно оттягивать на себя силы немцев, лишая командование противника маневра.
Гитлер готовился взять «реванш за Сталинград» на Курской дуге. Этот план был своевременно разгадан советским командованием, и в район Курска, Орла, Белгорода были направлены главные силы Красной армии. Чтобы обеспечить успех Красной армии под Курском, нельзя было давать вермахту передышки на других участках фронта, особенно в самом центре, в районе Духовщины и Смоленска. Калининскому фронту предстояло решать важнейшие оперативные задачи. Фронт располагался на одном из главных стратегических направлений — в междуречье Западной Двины и Днепра, вошедшем в героическую историю нашей страны под названием «Смоленские ворота». К середине июля 1943 года, то есть к началу подготовки Смоленской наступательной операции, войска Калининского фронта обороняли рубеж Жары (30 километров севернее Великих Лук) — восточнее Новосокольников — Усвяты — Велиж — Рядыни, общей протяженностью 340 километров. Занимавшие позиции напротив немецкие войска ожидали наступления советских войск на Смоленском и Рославльском направлениях и продолжали укреплять свои оборонительные рубежи.
Соединения Калининского и Западного фронтов, несмотря на хорошо подготовленную немецкую оборону, наносили столь сильные и болезненные удары, что немецкое командование не только не сумело снять с этого направления войска в помощь тем, что находились в районе Орла и Белгорода, а, наоборот, было вынуждено перебросить с Курского направления на центральный участок до десяти дивизий.
В ходе инспектирования воинских частей Еременко выявил недостатки в обеспечении подразделений боеприпасами и обмундированием. Эти недочеты в ряде случаев зависели не только от объективных причин, но и от старшин рот, от того, каким было их отношение к своим непосредственным обязанностям. Андрей Иванович разработал ряд мероприятий по улучшению снабжения соединений фронта. Он пришел к выводу, что для улучшения подвоза грузов крайне необходима железнодорожная ветка протяженностью примерно 120 километров (от станции Старая Торопа в направлении на Велиж), которая значительно сократила бы сроки снабжения трех армий всем необходимым. Еременко принял решение строить железную дорогу силами фронта, который при этом не прекращал вести боевые действия. В Наркомате путей сообщения никак не могли поверить, что военные строители могут построить дорогу без привлечения их специалистов, поэтому прислали своих представителей, чтобы ее опробовать, перед тем как разрешить движение. В дальнейшем эта железнодорожная ветка сыграла важную роль в осуществлении всех операций Калининского фронта.
В начале августа 1943 года возглавляемый Еременко фронт был усилен 3-м гвардейским кавалерийским корпусом. Теперь общая численность войск фронта составляла около полумиллиона человек.
Неожиданно для командования фронта Сталин сообщил по ВЧ о своем намерении приехать 5 августа на Калининский фронт, назначив местом встречи село Хороше-во под Ржевом. Во время встречи с Верховным Еременко доложил ему план Духовщинско-Смоленской наступательной операции, который Сталин одобрил. Как уже отмечалось, это был единственный за всю войну выезд Сталина на фронт для встречи с командующим.
Одиннадцатого августа 1943 года Еременко провел совещание с командным составом 39-й и 43-й армий, на котором был подробно рассмотрен план предстоящей операции по этапам и по задачам. Еременко отдал следующий приказ: «Верховное главнокомандование поставило перед войсками Калининского фронта задачу: во взаимодействии с правым крылом Западного фронта разгромить Духовщино-Ярцевскую группировку противника, имея в виду дальнейший выход на р. Днепр с захватом г. Смоленск. Подготовка войск к этой операции закончена. Приказываю командующему 39-й армии генерал-лейтенанту А. И. Зыгину и командующему 43-й армии генерал-лейтенанту К. Д. Голубеву с утра 13.08.43 г. перейти в решительное наступление».
Вскоре после начала наступления, 17 и 18 августа, противник контратаковал наши войска. Испытывавшая нехватку боеприпасов 39-я армия не могла обеспечить необходимую плотность огня при прорыве немецкой обороны. Возникла угроза срыва сроков наступления наших войск. На командный пункт фронта, который находился на направлении главного удара 39-й армии, 26 августа прибыли представители Ставки — командующий артиллерией РККА маршал артиллерии Н. Н. Воронов и командующий ВВС РККА маршал авиации А. А. Новиков — для координации взаимодействия Калининского и Западного фронтов. А. А. Новиков занимался также вопросами усиления 3-й воздушной армии фронта — в ее состав были переданы две новые авиадивизии. За действиями фронта внимательно следил и Сталин, который в телефонном разговоре с Еременко 22 августа сообщил ему о передаче Калининскому фронту 31-й армии из состава Западного фронта. 27 августа 1943 года А. И. Еременко было присвоено звание генерала армии.