Operujące najbardziej na południe armie Frontu Południowego musiały przełamać niemiecką linię obrony wzdłuż rzeki Mołoczna. Linia ta, obsadzona przez 20 dywizji 6 Armii, broniła dostępu do dolnego biegu Dniepru i zamykała drogę na Krym. Dowództwo Frontu Południowego planowało przeprowadzenie głównego ataku na prawym skrzydle siłami 5 Armii Uderzeniowej, 44 Armii i 2 Gwardyjskiej Armii. Wykonanie pomocniczego ataku na południe od Melitopola powierzono 28 Armii. Zadaniem frontu po przerwaniu obrony było odizolowanie Krymu i w miarę możliwości wdarcie się na półwysep. Główne siły po dojściu do Kachowki i Chersonia miały opanować ujście Dniepru i uzyskać przyczółki na jego prawym brzegu. W rezerwie frontu pozostawała 51 Armia.
Ofensywa Frontu Południowego rozpoczęła się 26 września. Po chwilowych sukcesach 44 Armii i 2 Gwardyjskiej Armii tempo natarcia spadło, a nadejście nowych sił nie pomogło. Dopiero 9 października 28 Armia przełamała obronę i ruszyła na Melitopol. 12 października w powstały wyłom wprowadzono 51 Armię, korpus pancerny i korpus kawaleryjski. Do 23 października siły te wyzwoliły miasto i przełamały obronę w dolnym biegu Mołocznej. Jednocześnie prawe skrzydło 4 Frontu Ukraińskiego pokonało Niemców w górnym biegu rzeki. Od 24 października armia niemiecka zaczęła się wycofywać na rubież Dniepru.