В боях за Мелитополь противник применял большое количество танков, штурмовых и самоходных орудий. Для удержания основных магистральных улиц выделялись специальные группы танков, отдельные штурмовые самоходные пушки, которые огнем с места и курсированием по улицам поддерживали гарнизоны кварталов, а также своим огнем блокировали кварталы, уже занятые советскими войсками.
При оставлении домов и отдельных кварталов города противник устанавливал в зданиях мины или сюрпризы, изготовленные из противопехотных гранат, противотанковых мин натяжного действия, с прикреплением к окнам, дверям и другим предметам и вещам. С обеих сторон в уличных боях большую роль играли саперы.
18 октября в состав войск фронта вошла 3-я гвардейская армия Д.Д. Лелюшенко в составе 34-го гвардейского и 32-го стрелкового и 23-го танкового корпусов. На 26 сентября она насчитывала 68 299 человек{137}
. 3-я гвардейская армия сменила части 31-го гвардейского корпуса 5-й ударной армии на рубежи Карачекрак, Лесной, (иск.) Гладкий. В соответствии с этим фронт наступления 5-й ударной армии сократился до 9 км, а после перегруппировки эта армия имела на направлении главного удара три стрелковые дивизии в первом эшелоне с плотностью 112 орудий на 1 км фронта; в центре — две стрелковые дивизии в первом эшелоне и одну во второ с плотностью 104 орудия на 1 км; на левом фланге две стрелковые дивизии в первом эшелоне с плотностью 94 орудия на 1 км. 230-я стрелковая дивизия — резерв командующего армией — находилась за центром.20 октября 1943 г. Южный фронт был переименован в 4-й Украинский фронт.
21 октября, в 11 часов, после 45-минутной артиллерийской подготовки оба крыла фронта перешли в решительное наступление, прорвали оборону противника на участке севернее Васильевка, Карачекрак, Эристовка, Гейдельберг по фронту 20 км и продвинулись на отдельных участках на глубину от 1 до 6 км, а в Мелитополе овладели девятью кварталами.
3-я гвардейская армия продвинулась на расстояние от 1 до 6 км. 5-я ударная армия — от 3 до 5 км. 44-я армия продвинулась незначительно. 28-я армия — от 1 до 3 км.
В течение 22 и 23 октября войска продолжали развивать прорыв и, ведя ожесточенные бои на обоих направлениях, продвинулись на отдельных участках правого крыла в глубину от 1 до 8 км, а на левом крыле к 16 часам 23 октября овладели Мелитополем, очистив его полностью от противника.
Выход 3-й гвардейской, 5-й ударной, 44-й и 2-й гвардейской армий на правом крыле фронта на рубеж восточнее железной дороги Запорожье, Мелитополь, а на левом крыле захват 51-й армией Мелитополя, по существу, означал прорыв тактической обороны противника.
В использовании артиллерии были применены новые методы. На прямую наводку была доставлена вся полковая, до 50 % дивизионной артиллерии и, кроме того, часть 122-мм гаубиц и 152-мм пушек-гаубиц. В период артиллерийской подготовки огневых налетов не производилось, огонь начинался разрушением и методическим подавлением целей. В ходе артиллерийской подготовки темп огня постепенно нарастал и к концу подготовки достигал предельного напряжения. Перенос огня при атаке производился при неослабевающей интенсивности, вследствие чего конец артиллерийской подготовки резко не обозначался.
Движение пехоты начиналось через 10–16 минут после начала артиллерийской подготовки и проходило успешно, так как наблюдения со стороны противника не было. Залп гвардейских минометов производился не в заключение артиллерийской подготовки, а при развитии атаки пехоты. Удачно также использовались дымовые снаряды для ослепления противника на флангах.
Пехота, атаковав позиции противника, быстро овладевала передним краем и начинала продвигаться вперед. На занятый ею рубеж (на открытые позиции) быстро выдвигалась артиллерия всех калибров (до 152-мм орудий включительно) и огнем прямой наводки отражала контратаки танков, самоходных орудий и пехоты противника.
Важную роль в прорыве обороны противника сыграла авиация. В периоде 14 по 23 октября 8-я воздушная армия произвела, несмотря на ограничения по погодным условиям, 3561 самолето-вылет против 750 самолето-вылетов противника.
В течение 23 октября противник из района Зеленый Гай, а на южном участке фронта с направления Акимовка предпринимал неоднократные контратаки группами до 40 танков и самоходных орудий совместно с бомбардировочной авиацией, стремясь не допустить прорыва советских войск в западном направлении.
Подводя итоги периода, необходимо отметить следующее. Одиннадцатидневные непрерывные бои за овладение Мелитополем отличались особой ожесточенностью. Однако именно эти бои в конечном счете сломили сопротивление немцев и обескровили их обороняющиеся части.