Операция для войск Центрального фронта началась тяжелейшими боями в районе Севска. На главном направлении нашим войскам не удавалось сделать прорыв. Тем временем на вспомогательном направлении 60-я армия генерала И. Д. Черняховского быстро взломала немецкую оборону, освободила город Глухов и начала продвигаться вперёд. Комфронта Рокоссовский тут же вылетел на самолёте в район действий 60-й армии, быстро оценил обстановку и перенаправил ударную группировку фронта на новое, Конотопское направление. Сюда перебрасывались 2-я танковая армия, 13-я общевойсковая и 4-й артиллерийский корпус прорыва. В интересах группировки работала и 16-я воздушная армия.
Армия генерала Пухова в полном порядке совершила форсированный марш с северного фланга на направление главного удара, в назначенное время вышла в исходный район. Затем атаковала противника, сбила его с позиций, прорвала оборону на всю её глубину. Войска первого эшелона, вырвавшись на оперативный простор, наступали в таком темпе, какого ещё никогда за всю войну не знали — по 30–40 километров в сутки.
Командарм приказал сформировать передовые отряды. Хорошо вооружённые и оснащённые, посаженные на колёса и гусеницы, эти ударные отряды следовали в авангарде наступающих войск армии несколькими маршрутными путями. Впоследствии этот опыт будет применён неоднократно. С ходу были форсированы реки Десна, Днепр, Припять. В районе Чернобыля севернее Киева первый эшелон армии, с ходу перескочив Днепр, создал большой плацдарм. В числе 300 «днепровских» Героев Советского Союза из состава 13-й армии был и Николай Павлович Пухов.
За блестящий маневр армии при проведении операции Н. П. Пухов был также награждён орденом Суворова 1-й степени.
Затем были новые операции во главе 13-й армии. Киевская наступательная. Киевская оборонительная. Житомирско-Бердичевская. Ровно-Луцкая. Проскурово-Черновицкая. Львовско-Сандомирская. Висло-Одерская. Нижне-Силезская. Верхне-Силезская. Берлинская наступательная. Пражская наступательная. Двадцать шесть раз 13-я армия упоминалась в победных приказах Верховного главнокомандующего И. В. Сталина.
Воевать Николаю Павловичу Пухову довелось под непосредственным руководством нескольких командующих фронтами. Они оставили свои характеристики командарма-13.
Командующий войсками 1-го Украинского фронта маршал Советского Союза И. С. Конев писал: «…В первое время работы с Пуховым мне казалось, что Николай Павлович несколько мягковат, недостаточно твёрд. Узнав его ближе, я убедился, что этот внешне мягкий, спокойный человек способен проявить решимость в сложной обстановке и твёрдой рукой поддержать в армии порядок». А вот оценка маршала Советского Союза А. М. Василевского: «Некоторый боевой опыт, приобретённый им ещё в годы Первой мировой войны, командование полком и работа в военно-учебных заведениях Красной Армии выработала из Пухова, при его исключительных индивидуальных способностях, отменного военачальника, великолепно справлявшегося с командованием армии на протяжении всей Великой Отечественной войны и в любой боевой обстановке. Помню, как-то Н. Ф. Ватутин (довольно сдержанный в оценках своих подчинённых) на мой вопрос (если не ошибаюсь, в январе 1944 года), как идут дела в армии Н. П. Пухова, ответил: „Армии, возглавляемой генералом Пуховым, даже под 13-м номером везёт. Правда, постоянный успех этой армии говорит о том, что, кроме ‘везения’, у руководящего состава армии, и прежде всего у её командарма, есть ещё и немалое умение бить врага в любых условиях. Хотелось бы иметь побольше таких командармов“…»
Воинское звание генерал-полковника Н. П. Пухову было присвоено в августе 1944 года. Судьба и командование не жалели для него звёзд. Кроме «Золотой Звезды» Героя Советского Союза, четыре ордена Ленина, три ордена Красного Знамени, три ордена Суворова 1-й степени, два ордена Кутузова 1-й степени, орден Богдана Хмельницкого 1-й степени. Медали всех освобождённых и взятых городов. А также иностранные награды: польские ордена Креста Грюнвальда 3-й степени и Виртути Милитари 3-й степени, чехословацкий Военный крест 1939–1945 годов, и даже экзотический тувинский орден Республики.
Память о генерале-освободителе командарме-13 Николае Павловиче Пухове чтут в Донецке, Чернигове, Киеве. И особенно на родине, на Калужской земле. В Калуге установлена мемориальная доска, его именем названа одна из улиц города. В селе Гришове на месте дома, где родился и рос будущий командарм, установлен памятный камень. В селе Утёшеве Бабынинского района Калужской области генералу Н. П. Пухову установлен памятник.
После Победы Н. П. Пухов какое-то время продолжал командовать 13-й армией.