В середине июля корпус Шкуро был переброшен на главное, московское направление. Снова, как и в Донбассе, на него возлагалась задача «оказывать содействие» 1-му армейскому корпусу Кутепова, наступавшему, в соответствии с «Московской Директивой» на Харьков - Белгород - Курск - Орел - Тулу - Москву. В состав 3-го конного корпуса по-прежнему входили 1-я Кавказская и 1-я Терская дивизии, однако вместо пластунов пехота в его рядах была теперь представлена отдельными стрелковыми батальонами, укомплектованными бывшими пленными красноармейцами.
Необходимость переброски под Харьков корпуса Шкуро была связана также с начавшимся наступлением красной ударной группы В. А. Селивачева. 19 августа Шкуро получил директиву Деникина: «3-му конному корпусу полным напряжением сил в кратчайший срок разбить группу красных». 1-я Терская дивизия в районе города Короча нанесла поражение двум советским дивизиям и принудила их к поспешному отступлению на Новый Оскол, взяв в плен около 7000 человек. После разгрома красных совместными усилиями корпусов Кутепова и Шкуро, 3-й конный корпус вышел на Воронежское направление.
Для Шкуро, неоднократно использовавшего подобную тактику действий, была несомненной эффективность глубокого кавалерийского рейда, — и в начале сентября 1919 года он обратился в Ставку с рапортом, в котором отмечал целесообразность проведения нового рейда в советский тыл (знаменитая операция корпуса Мамантова к этому времени уже подходила к концу). Надежды на успех Шкуро связывал с крестьянскими восстаниями, поднять которые, по его мнению, не составляло особого труда. Это позволило бы «сформировать новые полки и даже дивизии», заручиться поддержкой «населения, стонущего под советским игом». Однако Ставка Главнокомандующего категорически запретила генералу предпринимать какие бы то ни было самостоятельные действия. А в личной беседе Шкуро даже был предупрежден, что если он в очередной раз проявит своевольство и нарушит директивы, то его обязательно предадут военно-полевому суду, даже если рейд будет успешным.
Пришлось действовать, не выходя за рамки директив, и продолжать выполнять задачу по обеспечению правого фланга Добровольческой Армии. 29 августа корпус Шкуро с налета взял Воронеж - последний пункт в его продвижении на Москву. К его задаче добавилось теперь содействие 4-му Донскому корпусу, выходившему в это время через линию фронта после рейда. Поскольку удержание города не входило в его планы, основные силы корпуса были переброшены к Коротояку, под которым 8 сентября и произошла встреча мамонтовцев и шкуринцев. Во время остановки в Коротояке Шкуро, как и Мамонтов, был ранен разрывом снаряда и некоторое время должен был ездить в экипаже.
После помощи мамонтовскому корпусу Шкуро в боях 10-11 сентября разгромил сильную пехотную группу красных. Под комбинированными ударами 3-го и 4-го Донских корпусов и 3-го конного корпуса Шкуро VIII-я армия красных была отброшена за Дон. Теперь уже ничто не останавливало наступательного порыва на Воронеж. Город был сильно укреплен несколькими ярусами окопов с густой колючей проволокой впереди них. Подступы к Воронежу обстреливались перекрестным огнем четырех красных бронепоездов и тяжелой артиллерией. Тем не менее настроение обороняющегося красного гарнизона было далеко не боевым, и Шкуро 17 сентября решился предпринять общий штурм города. После небольшой артиллерийской подготовки Волчий дивизион и Горско-Моздокский полк Терского Казачьего Войска помчались в конную атаку. Не выдержав стремительного натиска, красная пехота бежала из окопов. Казачьи сотни прорвались к вокзалу и захватили его, после чего отошли и красные бронепоезда. Вскоре удалось полностью овладеть городом, и почти вся железнодорожная линия Воронеж - Лиски перешла под контроль казаков.
В Воронеже была захвачена большая добыча — около 13 ООО пленных, 35 орудий и огромные склады вооружения и обмундирования. Деникин 24 сентября приветствовал занятие города телеграммой: «...Прошу передать доблестным частям ген[ерала] Мамантова и ген[ерала] Шкуро мою искреннюю благодарность за их последнюю боевую работу, закончившуюся разгромом частей 8-й советской армии и захватом важного железнодорожного Лискинского узла...»
Быстро восстановилось городское самоуправление. Рабочие и уцелевшие от большевицких «чисток» офицеры добровольцами записывались в ряды стрелковой бригады, которую вскоре удалось развернуть в дивизию. К началу октября казачьи разъезды контролировали уже большую часть Воронежской губернии. Перед корпусом открывался свободный путь к Москве.