Тот выезд Бирюзова и его действия в критической ситуации, умение разобраться в увиденном и оперативно сформулировать практические предложения, а при необходимости немедленно самому принять решение и отдать соответствующие распоряжения подняли авторитет начальника штаба фронта в глазах командующего.
17 августа 1943 года войска Южного фронта вновь начали наступление, которое вошло в историю под названием Донбасской операции. На этот раз Ставка Верховного Главнокомандования смогла подкрепить войска фронта дополнительными силами и средствами. Вместе с Толбухиным Бирюзов вылетал в Москву для доклада Ставке разработанного ими плана предстоящей операции. Из Москвы возвратились ободренные вниманием Ставки, высоко оценившей представленный план. По собственному признанию Сергея Семеновича, он испытывал чувство гордости.
В ходе подготовки операции штаб фронта и его начальник проделали огромную работу по организации специальных учений с командным составом — командно-штабных игр. Тщательнейшим образом по аэрофотосъемкам изучалась оборона противника. Детально отрабатывалось взаимодействие между танками, кавалерией, мотопехотой, созданной для ввода в прорыв конно-механизированной группы (4-й механизированный и 4-й гвардейский Кубанский кавалерийский корпуса), и взаимодействие всей группы с авиацией. Дело это было новое и требовало всесторонней подготовки. Неустанно работал партийно-политический аппарат, проводя работу по мобилизации личного состава к наступлению. Войска фронта были пополнены людьми и вооружением.
17 августа войска Южного фронта стремительно и слаженно развернули наступление.
«В результате, — писал А. М. Василевский, — силы противника, действовавшие против Южного фронта, уже в первые дни операции оказались расчлененными на две части... Я доложил Сталину, что считаю обстановку на Южном фронте многообещающей».
Однако противник сопротивлялся ожесточенно и имел для этого внушительные силы. Против войск Южного фронта действовало 15 его дивизий. К 1 сентября фашистам удалось сильным контрударом отрезать 2-й и 4-й гвардейские мехкорпуса от главных сил. Однако пойти на большее вражеское командование не рискнуло. Оно понимало, что его войска сами могут попасть здесь в ловушку и могут быть уничтожены ударами второго эшелона Южного фронта, и поэтому с наступлением темноты начало отводить их на новый рубеж обороны. Сведения об этом вовремя были получены штабом фронта, Но их надлежало проверить. Не менее существенным для командования фронта было то обстоятельство, что оба механизированных корпуса, узнав о выходе противника на их тылы и не желая дальше отрываться от своих войск, приостановили наступление.
Бирюзов в этой сложной обстановке предложил Военному совету фронта лично установить контакт с командованием механизированных корпусов. Предложение было принято Военным советом фронта и представителем Ставки Верховного Главнокомандования. С большим волнением Василевский, Толбухин и член Военного совета К. А. Гуров проводили Бирюзова на выполнение задания. Он мог выполнять его только под покровом темноты, а ночь кончавшегося лета не так уж длинна. Сумеет ли найти он командные пункты корпусов? Успеет ли?..
Когда Бирюзов с четырьмя сопровождающими появился на КП командира 4-го гвардейского мехкорпуса генерала Т. И. Танасчишина, тот был ошеломлен. Произошел следующий разговор: «Как вы оказались здесь... в тылу противника?!» — «Смотал удочки ваш противник. Как только стемнело, так он и ушел, не спрося вас». — «Быть не может. Вечером к нам не могли пробиться даже танки, сопровождавшие цистерны с горючим». — «Вечером было одно, а сейчас другое...»
То же самое повторилось и в штабе 2-го мехкорпуса Свиридова. Оба корпуса по указанию Бирюзова стали продолжать наступление. Бирюзов связался по радио с командующим фронтом и доложил ему об этом. В ответ услышал радостный голос Федора Ивановича:
— Благодарю... Все мы благодарим вас. Жду. Возвращайтесь...
О возвращении здесь уместно рассказать словами самого Сергея Семеновича, взятыми из его воспоминаний «Суровые годы»:
«Солнце уже поднялось над разрушенными хуторами, когда я тронулся в обратный путь... Днем я сравнительно легко добрался до КП фронта, хотя дорога была ужасна. На земле не осталось, кажется, ни одного квадратного метра, не поврежденного снарядом или бомбой. Там и сям торчали дыбом бревна и рельсы, являвшиеся некогда перекрытиями в немецких блиндажах. Часто попадались раздавленные танками пушки.
В одном месте меня остановил раненый сержант. К сожалению, я не смог посадить его в машину, потому что в ней уже разместились человек пять таких же, как он, наскоро перевязанных окровавленными бинтами. Да сержант и не претендовал на это. У него ко мне был только один вопрос:
— Товарищ генерал, высоту-то наши взяли?