Поздно вечером я доложил командующему фронтом обстановку в полосе армии. Генерал-лейтенант Ф. И. Голиков одобрил решение начать наступление главными силами на следующее утро. На рассвете 13 января мы провели артиллерийскую подготовку – ещё более мощную, чем накануне… Армейская артиллерийская группа, которую возглавлял полковник В. Б. Хусид, сначала наносила огневые удары по штабам и узлам связи. Нарушив, таким образом, управление вражескими войсками, она перенесла огонь на позиции артиллерии и миномётов противника. Основная масса огневых средств врага не имела возможности отвечать, так как перестала получать данные наводки для стрельбы. Фигурально выражаясь, большая часть артиллерии противника как бы ослепла, оглохла и онемела. 120-миллиметровые миномёты, которых у нас было 50, обычно действовали отдельными дивизионами (по 12–18 миномётов в каждом]. В этот же день все они были объединены в одну группу. Её огонь производил ошеломляющее впечатление. Он сметал проволочные заграждения вместе с кольями, взрывал целиком минные поля, разрушал перекрытия землянок, блиндажей, траншей, буквально выметая из них противника…
О результатах артиллерийской подготовки на рассвете 13 января говорит тот факт, что после её окончания наша пехота смогла пойти в атаку во весь рост. Войска первого эшелона армии перешли в наступление с рубежей, достигнутых передовыми батальонами. Это позволило идти в атаку по ровному месту, а не из низины, где раньше находились исходные районы для наступления…»
Таким образом, в ходе начавшейся 14 января 1943 года Острогожско-Россошанской наступательной операции, намеченная Кириллом Семёновичем Москаленко задача была с лихвой осуществлена: оборона противника была прорвана, противостоявшая Воронежскому фронту на Дону между Воронежем и Кантемировкой вражеская группировка окружена, а к 27 января расчленена на части и ликвидирована. Участок железной дороги Лиски – Кантемировка был освобождён от немцев, и 40-я армия вышла на рубеж реки Оскол, продвинувшись на западном направлении на глубину 140 км.
О случаях проведения Кириллом Москаленко несанкционированных мероприятий свидетельствует история практически всей войны, так как между приказами высшего руководства и реальной обстановкой он всегда выбирал реальную обстановку, стараясь сохранить как можно больше людей и военной техники. Однажды случилось так, пишет полковник Ф. Д. Давыдов, что «во второй половине мая 1942 года противник силами 1-й танковой, 6-й и 17-й армий окружил и разгромил основную часть наших наступавших на Харьков войск Юго-Западного и Южного фронтов», так что 38-я армия Москаленко оказалась под угрозой окружения. Оставаться в окопах 118-го укрепрайона, имея у себя за правым флангом в 15 километрах танковую колонну противника, генерал Москаленко не считал возможным. Он запросил у Тимошенко разрешения оставить укрепрайон и немедленно отвести армию на 15 километров к востоку, за реку Айдар. Но Тимошенко отвод запретил и приказал Москаленко загнуть правый фланг, развернув фронтом на север 9-ю гвардейскую дивизию Белобородова, 199-ю и 304-ю стрелковые дивизии и 3-ю танковую бригаду. В окопах 118-го укрепрайона остались только 300-я, 162-я и 242-я стрелковые дивизии, из чего Москаленко понял, что Тимошенко оставляет 38-ю армию на заклание. Он направил ему повторный запрос на отвод, а копию запроса направил в Генштаб Василевскому. В два часа дня 9 июля от Тимошенко пришёл ответ: «Никаких данных о прорыве немецких танков к Митрофановке в штаб фронта не поступало, а если это данные авиаразведки, то они явно ложные. За удержание указанного мною 38-й армии рубежа будет персонально отвечать командарм Москаленко». Отдав этот приказ, маршал Тимошенко покинул ВПУ в Гороховке и поспешно перебрался в Калач.
Во второй половине дня 9 июля 6-я армия Паулюса силами 51-го армейского корпуса атаковала с запада позиции генерала Москаленко в 118-м укрепрайоне.
Положение 38-й армии стало критическим. Направив третий запрос на отвод в штаб Юго-Западного фронта и не получив никакого ответа, командарм Москаленко в восемь часов вечера взял ответственность на себя
и приказал войскам отступать на юго-восток. Выставив арьергарды, главные силы армии успешно оторвались от частей Паулюса и отступили за реку Айдар, избежав окружения. Хотя ему по тем временам этот поступок и грозило тяжёлой карой. Но генерал понимал, что лучше сегодня рискнуть своей карьерой, зато сохранить армию для возможного завтрашнего боя, чтобы нанести врагу сокрушительную битву.