Сложившаяся в результате развития наступления обстановка подтолкнула советское Верховное Главнокомандование к подготовке новой наступательной операции с участием Воронежского и Брянского фронтов. 18 января, когда Острогожско-Россошанская операция была в самом разгаре, командование Воронежского и Брянского фронтов представило в Ставку ВГК план нового наступления. Целью новой операции являлось окружение и уничтожение основных сил 2‑й немецкой армии и освобождение важного в оперативном отношении района Воронеж – Касторное^>88.

Операция, вошедшая в историю Великой Отечественной войны как Воронежско-Касторненская, началась 24 января 1943 г. К операции привлекались 27 стрелковых дивизий, 7 стрелковых, 8 десантных и танковых бригад, два танковых корпуса. К исходу 2 февраля было разгромлено до 11 дивизий противника. Советские армии продвинулись в глубину до 120 км, была освобождена большая часть Воронежской и Курской областей. В окружении оказалась крупная группировка противника. Однако ее ликвидация затянулась. Значительной ее части удалось вырваться из окружения и присоединиться к своим основным войскам западнее Обояни^>89.

Таким образом, в ходе Острогожско-Россошанской и Воронежско-Касторненской операций германская группа армий «Б» была сильно ослаблена. В обороне противника образовалась 400-километровая брешь от Ливен до Купянска. Создались выгодные условия для развития наступления советских войск на курском и харьковском направлениях^>90