В госпитале генералу сообщили радостную новость о том, что все армии фронта, которым он командовал (13-я, 3-я и 50-я), вышли из окружения. Для излечения полученных Еременко ранений понадобилось искусство лучших столичных хирургов. К декабрю 1941 года он уже был готов снова встать в строй. К этому времени битва за Москву вступила в свою заключительную фазу – началось общее наступление Красной армии. В декабре 1941 года враг был отброшен от столицы на сотни километров. Дальнейший план Ставки Верховного главнокомандования (ВГК) заключался в том, чтобы глубокими фланговыми ударами охватить группу армий «Центр». Осуществление такого удара на северном фланге было возложено на 4-ю ударную армию, командующим которой 23 декабря 1941 года был назначен Еременко. 4-я ударная армия нанесла неожиданный для противника удар в заснеженных лесах Валдая и освободила ряд городов: Пено, Андреаполь, Торопец и другие. Войска Еременко вбили клин в расположение противника на 300 километров и нанесли гитлеровцам большой урон.

Во время Торопецко-Холмской операции в январе 1942 года Еременко был вновь тяжело ранен, на этот раз у него была перебита правая нога. 20 января 1942 года он выехал на наблюдательный пункт командира 249-й стрелковой дивизии, где попал под бомбовый удар вражеской авиации. Доставленный на армейский КП с множественным переломом костей правой голени, Андрей Иванович отверг предложение врачей немедленно ампутировать ногу во избежание гангрены, и отказался от эвакуации в тыловой хирургический госпиталь. В течение 23 дней до завершения операции Еременко фактически командовал войсками, лежа на носилках. Позже он писал: «Этот обычный в боевой обстановке случай произошел, к сожалению, в то время, когда наступательная операция была еще в полном разгаре. Армия выполнила лишь первую половину задачи. И я решил, несмотря ни на что, оставаться в армии до тех пор, пока задача не будет выполнена полностью, о чем безотлагательно и донес в штаб фронта и в Ставку. Я сделал это в здравом размышлении, зная, что оставаться в строю с таким тяжелым ранением нелегко, ведь нужно командовать и непрерывно руководить войсками с носилок. Я рассчитывал, что у меня хватит на это выдержки… Я, что называется, вы́носил план этой операции, врос в боевую обстановку на этом участке, поэтому считал, что мне, даже раненому, будет легче довести дело до конца, чем новому человеку».

По складу своего характера Еременко относился к тем военачальникам, которым было жизненно необходимо находиться непосредственно в центре боевых действий, военных операций. Он всегда старался полагаться на личное наблюдение, которое помогало ему четче оценивать обстановку. Генерал-полковник П. А. Курочкин писал 26 июня 1945 года Верховному главнокомандующему И. В. Сталину: «Доношу, что я, будучи командующим Северо-Западным фронтом, представлял к правительственной награде командующего 4-й ударной армией генерал-полковника тов. Еременко, ныне командующего 4-м Украинским фронтом. Он награды не получил (наградной материал утерян), в то время как его командиры дивизий, начальник штаба армии и член Военного совета армии награды получили, только он, наиболее заслуживавший награды, не получил ее.

Справедливость и моя командирская честь настойчиво подсказывают мне, чтобы я снова повторил это представление за блестящее проведение Торопецкой операции в январе 1942 г., в результате которой войска 4-й ударной армии под командованием тов. Еременко А. И. в тяжелых зимних условиях прорвали сильно укрепленную оборонительную полосу противника на участке Осташков – Пенно и продвинулись до 300 км в глубину, разрезав этим Северную группу войск противника на две части.