权衡了形势后，马利诺夫斯基决定，以第51、28集团军，在第3近卫机械化军，以及来自北高加索方面军的骑兵机械化集群配合下，从东、东南，占领罗斯托夫。第2近卫集团军，第5突击集团军，由第2近卫机械化军配合，由北面迂回罗斯托夫。
2月6日夜间，苏军首先发起了攻取巴泰斯克的战斗，并在拂晓时占领全城。2月7日，亚速也落入苏军之手。至此，罗斯托夫以南直到亚速海的地盘已经被苏军夺取。同一天，红军第28集团军抵达顿河左岸，遥望着火光冲天的罗斯托夫城。
1943年2月8日，苏军发动了夺取罗斯托夫的最后战斗。北面的第2近卫集团军，第5突击集团军进攻顺利；南翼，第28集团军强渡顿河，于凌晨3时开始歼灭德军工事。苏军得以突破德军第一防御地带，扩大了右岸的登陆场，并攻占了罗斯托夫南区的一些街道，却依然被阻止在罗斯托夫城下。
马利诺夫斯基决心加强北翼的攻势，以截断罗斯托夫德军的退路。为此，将第4近卫机械化军调给第5突击集团军，第3近卫机械化军调给第2近卫集团军。2月12日，第2、3、4近卫机械化军几乎齐头并进的推进到了大克列斯卡亚平原。
迫于苏军几乎全方位的压力，同时鉴于第1装甲集团军已经逃离高加索，曼施坦因在2月14日放弃了罗斯托夫，并将部队撤退向米乌斯河一线。红军第28集团军随后占领了罗斯托夫。对德国的达官显贵来说，丢失该城有一项“重大”意义：当纳粹德军被围困在斯大林格勒忍饥挨饿的1942年圣诞节，纳粹乌克兰总督科赫，却派专机到罗斯托夫搜集了200磅鱼子酱以供个人享用。
此后，苏南方方面军尾随着曼施坦因追击了一段时间。第4近卫机械化军冲在最前面，其14辆坦克，1200名冲锋枪手，甚至在2月17日夜间强渡米乌斯河，尾随败退的德军冲进了阿纳斯塔西耶夫卡，捣毁了德第29军军部。
但这次突袭没有得到强有力的后续支援，只有第33近卫步兵师2个团渡过米乌斯河。而第2、3近卫机械化军，却因为油料中断，直到2月20日才推进到米乌斯河一线，众多步兵师更是被抛在后面。而在此前的2月19日，德军已经封闭了第4近卫机械化军的突破口，直到2月21日夜间，第4近卫机械化军的残部才逃回了东岸。
至此，红军攻势结束。从1月初开始，他们已经在罗斯托夫方向推进了300-450公里。
此后，曼施坦因最南段的阵地——米乌斯河防线，开始稳定下来。并由霍利德战役集群的第17、29军等部队负责防御。1943年3月6日，在米乌斯河防御部队，以及霍利德战役集群司令部基础上，组建了新的德国第6集团军。
而在米乌斯河防线稳定前后，曼施坦因的注意力已经被吸引到别的地方去了。在他的北部侧翼，红军西南方面军还在继续向马里乌波尔和第聂伯河疾进；在放弃罗斯托夫前的2月13日，希特勒还下令将原B集团军群部队也交给他指挥，魏克斯元帅的B集团军群司令部则撤离了东线。
至此，亚速海至库尔斯克西部地域的全部德军，也就是原来顿河集团军群和B集团军群部队，都在曼施坦因控制之下，为此建立了新的南方集团军群，其司令部设在第聂伯河畔的扎波罗热。但曼施坦因并没有什么理由高兴。不仅因为他的战线也随之延长，而且在苏军两次合围中几乎全面崩溃的B集团军群战区根本带不来什么生力军，带来的只有哈尔科夫和库尔斯克方向的巨大危机而已。
