Благодаря личному самообладанию и поддержке Г. К. Жукова он сумел сохранить твердость духа и стремление в полной мере реализовать на практике свой полководческий талант. В июле 1942 г. он был назначен командующим 16-й армией (которая позднее за отличия в боях была переименована в 11-ю гвардейскую). «Мысли же мои были заняты предстоящим вступлением в командование 16-й армией. Это событие радовало меня по двум причинам. Во-первых… мне хотелось перейти на любую командную работу… Во-вторых, назначение именно в 16-ю армию было для меня большой честью. Это ведь была та самая армия, соединения которой проявили столько мужества и стойкости под Шепетовкой… Затем 16-я под руководством М. Ф. Лукина прославила свои знамена в Смоленском сражении, а под командованием К. К. Рокоссовского — в битве под Москвой. Конечно, состав армии менялся, но традиции героизма, высокого понимания долга перед Родиной, несомненно, сохранялись и крепли в этом прославленном объединении», — вспоминал впоследствии И. X. Баграмян. Прежний командующий армией К. К. Рокоссовский одобрил назначение Баграмяна. «В хорошие руки попадала наша армия, и это радовало меня», — вспоминал он впоследствии в мемуарах.
Под командованием Баграмяна 16-я армия участвовала в Жиздринской наступательной операции в феврале 1943 г. в целях содействия войскам Брянского и Центрального фронтов в овладении г. Брянском. «Несмотря на проявленные в боях героизм и настойчивость, войска армии не выполнили в полном объеме поставленных перед ними задач. Однако итог боев был явно не в пользу врага, — вспоминал Баграмян, сознавая допущенные командованием ошибки. — Почти все наступательные действия на западном направлении весной 1943 года носили отпечаток торопливости, спешки… В той обстановке многим казалось, что моральный дух врага надломлен, и если не дать ему опомниться, непрерывно наносить удары на все новых и новых направлениях, то он вскоре будет окончательно сокрушен».
Несмотря на незавершенный характер операции, Верховное главнокомандование в этот раз высоко оценило заслуги Баграмяна на посту командующего армией. 9 апреля 1943 г. И. X. Баграмян был награжден орденом Кутузова I степени. Директивой Ставки ВГК от 16 апреля 1943 года армия была преобразована в 11-ю гвардейскую армию в составе Западного фронта.
В июле 1943 г. в период Курской битвы Баграмян подготовил успешную наступательную операцию 16-й армии в составе войск Брянского фронта. В ходе совещания в ставке ВГК Баграмян выступил со своими предложениями по проведению Орловской операции, состоявшими в том, чтобы прежде всего ударом смежных армий (11-й гвардейской и 61-й) окружить и уничтожить по сходящимся направлениям болховскую группировку противника. Такие действия, по его мнению, привели бы к потере оперативной устойчивости всей орловской группировки и создали бы благоприятные условия для дальнейшего продвижения на юг, во фланг и тыл врага. Для этого Баграмян просил подчинить командованию 11-й гвардейской все силы, которые должны наступать с жиздринского плацдарма. И. В. Сталин поддержал предложения: «А ведь Баграмян дело говорит. И, по-моему, с его предложением нужно согласиться. Что же касается заботы командарма о более благоприятных условиях для выполнения задачи, то это похвально. Ведь на него же ляжет вся ответственность в случае неудачи».
«Прорыв обороны противника осуществлялся на сравнительно узких участках фронта, на которых смело массировались силы и средства, что обеспечивало численное и материальное превосходство над войсками врага, — вспоминал Маршал Советского Союза И. С. Конев. — Достаточно, например, отметить, что командующий 11-й гвардейской армией Западного фронта генерал И. X. Баграмян на участке прорыва, составлявшем около 40 % общего фронта наступления армии, сосредоточил 92 % стрелковых дивизий и все средства усиления».
«Очень порядочный человек, хороший военный и хороший оперативный работник, сыгравший большую роль в организации отпора гитлеровскому нашествию на тех участках, где ему поручали заниматься этим делом»
Фланговый удар армии Баграмяна оказался неожиданным для противника. За два первых дня операции ее войска продвинулись более чем на 25 км на юг, оказав серьезное содействие войскам Центрального фронта. За участие в разработке и проведении Орловской операции Иван Христофорович получил заслуженную награду — орден Суворова I степени — и был повышен в звании до генерал-полковника.