О подготовке противника к отходу с плацдарма нашему командованию было известно. Западный фронт не располагал достаточными силами и средствами для прорыва его обороны. Командующий войсками фронта поставил задачу армиям не допустить отрыва вражеских частей и соединений, смело выходить на пути отхода, не давая им возможности организовать оборону на промежуточных рубежах.
Операция началась 27 февраля. Противнику не удалось оторваться от наших войск, преследование велось неотступно. Вскоре стали прибывать на усиление фронта стрелковые и артиллерийские дивизии, танковые и механизированные корпуса. Решением командующего фронтом они с ходу вводились в сражение. Обстановка для фашистских захватчиков резко ухудшилась, они уже не могли планомерно отступать, организуя оборону на промежуточных рубежах. Наши войска наносили чувствительные удары по противнику, окружали и уничтожали немецкие дивизии. К концу марта враг был отброшен на 130-160 километров. Положение Западного фронта значительно улучшилось, линия фронта сократилась почти на 300 километров. Западный фронт занял более выгодную позицию для дальнейшего продвижения вперед. За успешное выполнение этой операции генерал-полковник В. Д. Соколовский был награжден орденом Суворова 1-й степени.
Летом 1943 года войска Западного фронта под командованием Соколовского (в августе ему было присвоено воинское звание генерала армии) успешно провели две наступательные операции - Орловскую во взаимодействии с Брянским и Центральным фронтами и Смоленскую во взаимодействии с Калининским фронтом,
В Орловской операции Западный фронт участвовал армиями своего левого крыла. Его войскам впервые предстояло прорывать сильную, глубоко эшелонированную оборону противника, которую тот готовил около двух лет. По решению командующего фронтом эта задача была возложена на Одиннадцатую гвардейскую армию под командованием генерал-лейтенанта И. X. Баграмяна, ныне Маршала Советского Союза. Сильно укрепленную оборону противника невозможно было прорвать в одноколонном боевом порядке. От командующего войсками фронта и командующего армией потребовалось высокое творчество, смелый подход к решению задачи прорыва. Они решили создать глубокое оперативное построение армии, высокую плотность войск, танков, артиллерии и авиации на участке прорыва. Соединения строили свои боевые порядки в два-три эшелона, корпуса и дивизии получили узкие полосы прорыва (до 4 и 2 километров соответственно) . Впервые за всю Великую Отечественную войну на участке прорыва создавались плотности до 200-260 орудий и минометов на 1 километр фронта. Такое построение войск обеспечивало надежное огневое подавление противника и своевременное наращивание усилий маневром вторых эшелонов и резервов.
12 июля Одиннадцатая гвардейская армия после мощной артиллерийской и авиационной подготовки перешла в наступление. К исходу 13 июля она прорвала оборону немцев на глубину до 25 километров. Это был замечательный успех. В последующие дни развернулись исключительно ожесточенные бои. Западному фронту противостояли отборные гитлеровские войска, возглавляемые специалистом по обороне генерал-полковником Моделем. Гитлеровское командование непрерывно перебрасывало резервы и войска с других участков, намереваясь любой ценой остановить наступление наших войск. Однако армии Западного фронта (помимо Одиннадцатой гвардейской, в наступление перешли Пятидесятая, Одиннадцатая общевойсковая и Четвертая танковая армии) упорно ломали сопротивление врага и к концу июля подошли к железной и шоссейной дорогам Орел - Брянск. Тем самым была создана угроза окружения всей орловской группировки противника. Враг вынужден был оставить Орловский плацдарм. За успешное проведение Орловской операции генерал армии В. Д. Соколовский был награжден орденом Кутузова 1-й степени.
В ходе Орловской операции Западный фронт подготовил и другую Смоленскую наступательную операцию. О значении, которое придавалось Смоленской наступательной операции, свидетельствует такой факт, что в ходе ее подготовки, 3 августа 1943 года, на командный пункт фронта в район Юхнов прибыл Верховный Главнокомандующий И. В. Сталин, что, как известно, случалось крайне редко. Сталин интересовался ходом подготовки операции, боевой готовностью войск, их положением на фронте, количеством артиллерии и танков, которые должны были поддерживать наступление, оперативной маскировкой, расстановкой руководящих кадров командного состава. Командующий фронтом и его ближайшие помощники сделали исчерпывающие доклады Верховному Главнокомандующему. Сталин дал указания по организации и проведению операции и убыл в Москву. Западному фронту была поставлена задача во взаимодействии с Калининским фронтом прорвать оборону немцев, разгромить их смоленскую группировку и выйти на территорию Белоруссии.
Смоленская операция проводилась в сложных условиях. Западный фронт занимал участок от Ярцево до Кирова. Ему противостояли отборные немецкие дивизии, входившие в группу армий "Центр". Немцы подготовили оборону глубиной свыше 100 километров с сильными полевыми укреплениями. В составе фронта насчитывалось десять армий, танковый, механизированный и кавалерийский корпуса. Однако в дивизиях имелся большой некомплект личного состава, они были слабо обеспечены боевой техникой и особенно боеприпасами. Четвертая танковая армия, предназначавшаяся для поддержки Западного фронта, уже участвовала в Орловской операции. Ставка не могла выделить Западному фронту необходимое количество боеприпасов, авиации, артиллерии и танков, так как основные события происходили на южных участках советско-германского фронта.
Операция началась 7 августа и завершилась в октябре 1943 года. Бои носили исключительно ожесточенный характер. Немецко-фашистское командование непрерывно усиливало свою группировку переброской соединений с других направлений (с 1 по 18 августа, например, было подтянуто с других участков 11 дивизий). Однако сдержать наступление наших войск противнику не удалось. Войска фронта продвинулись на 200 километров, нанесли серьезное поражение группе армий "Центр", освободили Смоленскую область и древний русский город Смоленск, на левом крыле вступили в пределы Белоруссии.