Гитлер, отвергавший до этого все доводы фон Манштейна о необходимости отвода войск за Днепр, 8 сентября согласился с необходимостью отхода северного фланга группы армий «Центр» на рубеж Мелитополь, Днепр. Фюрер обещал фон Манштейну, что группа армий «Центр» немедленно выделит один корпус на стык между нею и 4-й танковой армией. Гитлер также согласился с требованием фон Манштейна подтянуть еще четыре дивизии для обеспечения переправ через Днепр, а также в целях высвобождения сил оставить Кубанский плацдарм, потерявший уже давно всякую оперативную ценность.

Однако фон Манштейна ждало новое разочарование. Он не получил обещанного подкрепления. Поэтому он вынужден был приказать 6-й и 1-й танковой армиям перейти к подвижной обороне в целях обеспечения стойкости войск и выигрыша возможно большего времени для осуществления отхода.

Войска Южного и Юго-Западного фронтов, несмотря на трудности с материально-техническим обеспечением, продолжали наращивать темпы наступления. 10 сентября соединения 8-й гвардейской армии Юго-Западного фронта освободили железнодорожный узел Барвенково, а 2-я гвардейская армия Южного фронта совместно со 2-й гвардейским механизированным, 11-м танковым и 5-м гвардейским кавалерийским корпусами — Волноваху. Войска 44-й армии во взаимодействии с десантом Азовской военной флотилии заняли важный центр металлургической промышленности Мариуполь.

Фон Манштейн не хотел примириться с утратой Донбасса. 11 и 12 сентября он не раз предпринимал сильные контратаки, что позволяло на некоторое время вновь захватывать отдельные населенные пункты. Но это не остановило советские войска. К 15 сентября армии Южного и Юго-Западного фронтов вышли на рубеж Лозовая, Чаплино, Гуляй-Поле, Урзуф. Левофланговые соединения Центрального фронта освободили Нежин и разорвали фронт противника. Войска Воронежского фронта также рассекли вражеские войска на отдельные изолированные группы.