Донской фронт образован 30 сентября 1942 г. на юго-западном направлении на основании директивы Ставки ВГК – от 28 сентября 1942 г. путем переименования Сталинградского фронта. В его состав входили 1-я гвардейская, 21-я, 24-я, 63-я, 66-я армии, 4-я танковая, с 22 октября – 65-я армия, 16-я воздушная армия, а с 1 января 1943 г. также 57-я, 62-я и 64-я армии. Начальником штаба фронта весь период его существования был генерал-майор (с декабря 1942 г. – генерал-лейтенант) М. С. Малинин.
Возглавив Донской фронт, Рокоссовский мог бы ограничиться только обороной для остановки наступления противника. Но он признает оборону только активную. Поэтому с учетом требований Ставки и общей стратегической обстановки Рокоссовский значительно активизирует действия войск фронта. Его полки и дивизии захватывают на противоположном берегу Дона, севернее Сталинграда, плацдармы и предпринимают ряд атак с тем, чтобы оттянуть на себя часть войск противника из-под Сталинграда и тем самым в какой-то мере облегчить положение соседнего фронта, непосредственно защищающего Сталинград.
Качества искусного военачальника Константин Константинович показал и при переходе в контрнаступление с целью окружения и уничтожения группировки немецко-фашистских войск под Сталинградом. В то время как Юго-Западный и Сталинградский фронты наносили фланговые удары по 3-й и 4-й румынским армиям, войска Донского фронта должны были частью сил сковывать противника, а другой частью прорывать его прочные оборонительные рубежи, обороняемые наиболее боеспособными дивизиями 6-й армии генерала Ф. Паулюса. Но штаб фронта, руководимый неутомимым М. С. Малининым, умело спланировал действия войск, благодаря чему Рокоссовскому удалось прорвать сильно укрепленные позиции противника и не допустить переброски его частей и соединений для прикрытия своих флангов. Все это способствовало быстрому окружению Сталинградской группировки противника.
Генерал-полковник К. К. Рокоссовский (это звание он получил в январе 1943 г.) умел учитывать допущенные ранее ошибки и делать из них соответствующие выводы. При подготовке контрнаступления под Сталинградом им, как и другими командующими, принимавшими участие в этой операции, были учтены некоторые ошибки и упущения, допускавшиеся в наступательных операциях 1941–1942 гг. Так, было обеспечено более массированное использование танков и артиллерии (плотность последней достигала до 180–200 орудий и минометов на 1 км фронта). Было осуществлено не только тщательное планирование операции на картах в соответствующих штабах, но и проведена в необходимом объеме работа на местности с командирами всех степеней по подготовке боевых действий, организации взаимодействия, технического и тылового обеспечения.
Огромное внимание придавалось К. К. Рокоссовским организации разведки противника. И ей удалось, в основном, вскрыть огневую систему противника, что позволило осуществить более надежное огневое его поражение. В этой операции в полном объеме было осуществлено артиллерийское и авиационное наступление. В результате наступление войск Донского фронта, впрочем, как и других фронтов, развивалось успешно и в короткие сроки удалось завершить окружение 330-тысячной группировки гитлеровских войск.
После завершения окружения армии Паулюса Ставка подчинила Рокоссовскому все войска на внутреннем фронте и на него была возложена задача по уничтожению окруженной группировки немцев. Задача эта была не из простых, к тому же масштабной. Достаточно сказать, что к тому времени ни К. К. Рокоссовскому, ни другим командующим фронтов подобных операций проводить не доводилось и у них не было опыта ликвидации крупных окруженных группировок врага. Потом такой опыт появится, но пока все это было впервые.
Но Константин Константинович сумел справиться с этой непростой задачей. Он решил выполнить ее путем последовательного отсечения и разгрома окруженных войск по частям. При этом с внешней стороны кольца окружения гитлеровским командованием предпринимались отчаянные попытки вызволить войска Паулюса, однако все они окончились неудачей.
Победу советских войск под Сталинградом трудно переоценить. Она, эта победа, надломила вермахт и положила начало коренному перелому во Второй мировой войне. Большой вклад в эту победу наряду с другими военачальниками внес и К. К. Рокоссовский, бесспорно, войдя в когорту прославленных советских полководцев.
Следующей операцией, в которой принимали участие войска под командованием К. К. Рокоссовского, была Курская битва. В середине февраля 1943 г. на основании директивы Ставки от 5 февраля на базе Донского фронта образуется Центральный фронт. Командующим фронтом утверждается генерал-полковник (с апреля 1943 г. – генерал армии) К. К. Рокоссовский, начальником штаба – генерал-лейтенант М. С. Малинин. В состав фронта вошли 21-я, 65-я, 70-я армии, 2-я танковая армия и 16-я воздушная армия. Фронт занимал полосу северо-западнее Курска – между Брянским и Воронежским фронтами. В последующем в его состав входили 3, 13, 48, 50, 61, 63-я армии, 3-я гвардейская танковая армия.