Все это время его не покидала надежда вернуться в 9-й гвардейский полк, где были его друзья, где он прошел хорошую боевую школу. В конце концов командование поддержало его стремление. Твеленев был назначен в 9-й полк командиром звена.
Шестаков, Алелюхин, Верховец, Никитин, Королев, почти весь старый инженерно-технический состав помнили Твеленева и с радостью встретили его возвращение. Он вошел в состав первой авиаэскадрильи, которой командовал его однокашник по Борисоглебской школе и соратник по героической обороне Одессы, гвардии капитан А. В. Алелюхин. Уже в первых боях Твеленев показал, что не забыл уроков, полученных в Одессе и в боях на Юго-Западном фронте.
В июле сорок третьего полк вел боевые действия на Южном фронте. Семнадцатого июля, будучи в паре со старшим лейтенантом Дранищевым, Михаил участвовал в воздушной схватке и сбил один «юнкерс». А через день в районе Куйбышево Запорожской области в коротком бою уничтожил вражеский истребитель Ме-109. И все увидели в Михаиле возмужавшего, окрепшего бойца.
К боям он был жаден. В короткий срок освоил самолет «аэрокобра» и стал одним из лучших мастеров пилотирования на этой машине.
Вообще говоря, способность к освоению новых машин была у него удивительная. Всеми отмечалась особая легкость, с которой Твеленев переходил с одного типа самолета на другой, и вместе с тем бросалось в глаза то, как тщательно изучал он новую машину, критически оценивал свои знания, боясь упустить даже самую незначительную мелочь. Очень тщательно готовился к каждому вылету. «Это у него от Чкалова», - говорили те, кто помнил еще школьное увлечение Твеленева полетами «по-чкаловски».
Михаил мечтал после войны стать летчиком-испытателем. Эта мечта еще больше окрепла в нем после того, как ему и Амет-Хану Султану поручили «оседлать» трофейный «мессершмитт» и во фронтовом небе выявить его сильные и слабые стороны. Это тоже нужно было для боя, победы над врагом.
Позднее Михаил назовет это время началом своей испытательской работы. Тогда же, получив новый самолет «аэрокобра», он досконально изучил его, чтобы уже 17 августа пойти на нем в бой.
20 августа в районе Мариновки Твеленев уничтожил два самолета противника. На следующий день за образцовое выполнение боевых заданий командования Твеленев был награжден именными часами, которые вручил ему представитель Ставки Верховного Главнокомандования Маршал Советского Союза А. М. Василевский.
Позади уже остались бои на мелитопольском участке Южного фронта, где Твеленев произвел 30 боевых вылетов, провел семь воздушных боев, сбил три самолета противника. 30 ноября, выполняя задание по прикрытию наземных войск, восьмерка «аэрокобр» встретила группу фашистских бомбардировщиков, которых сопровождали «мессеры». Заметив первым противника, Михаил устремился в атаку и с короткой дистанции сбил «хейнкель», При выходе из атаки он вступил в бой с истребителями и после непродолжительной схватки уничтожил «мессершмитт».
В январе 1944 года Твеленев уже летал в районе Одессы. Здесь в полетах на свободную охоту Михаил сбил один вражеский самолет. Перед Крымским наступлением он уничтожил на дорогах 50 автомашин, два паровоза, пять тягачей, много повозок и живой силы противника.
24 апреля в пяти километрах западнее местечка Чоргунь Твеленев сбил «фокке-вульф», а через несколько часов - еще один фашистский самолет. Десять дней спустя летчик снова праздновал победу, сбив очередной «фоккер».
8 мая - в последний день боев за Севастополь-o Твеленев участвовал в вылете истребителей на штурмовку Херсонесского аэродрома. В строю трех девяток он был последним в паре с Елизаровым. Когда четыре ФВ-190, наседая на наши бомбардировщики, уже были готовы отогнать их от цели, Михаил атаковал истребителей и, связав их боем, дал возможность нашему подбитому Пе-2 уйти от опасности. В упорном воздушном бою он сбил один ФВ-190 и невредимым возвратился на свой аэродром, где был отмечен в числе наиболее отличившихся в этот день летчиков полка.
29 сентября сорок четвертого года Твеленев был представлен к высшей награде - званию Героя Советского Союза. И. В. Тимофеенко писал: «Сколько бы ни встречалось ему вражеских самолетов, Твеленев никогда их не считал - он уничтожал противника. А уничтожал потому, что обладал высоким мастерством ведения боя…»
После получения и освоения полком новых самолетов -»Лавочкин-7»- он был направлен на 3-й Прибалтийский фронт, войска которого шли бои в Восточной Пруссии.
Последние боевые вылеты Михаил совершил 1 и 2 мая, а через несколько дней вместе со всеми однополчанами радостно встретил окончательную победу над фашистской Германией.