(8月21日 – 9月6日)
8月中，東部戰線的情況已經爲之一變，原因是蘇軍展開了全面進攻，由別爾哥羅德-哈爾科夫攻勢行動(Белгородско-Харьковская наступательная операция)(奧澤洛夫·魯緬採夫行動)(операция "Румянцев" - 03-23.08)及奧爾洛夫攻勢行動(Орловская наступательная операция)(庫圖佐夫行動)(операция "Кутузов" - 12.07-18.08)開始，在德國曆史上稱爲庫爾斯克戰役，之後德國國防軍在下第聶伯河攻勢中防守北烏克蘭。然而，德國國防軍的命令仍然是向斯摩棱斯克和羅斯拉夫爾增援，並從奧爾洛夫撤走數個師團。其結果是，令蘇軍在進行庫爾斯克防禦行動(Курская оборонительная операция 05-23.07)後於奧爾洛夫進行的兩次反攻更容易實施，從而做成了在斯摩棱斯克及布良斯克以南的一個大型突出部。
在這種情況下，之前的指向羅斯拉夫爾及布良斯克西南面之進攻軸心變得用處不大，蘇聯最高統帥部決定將進攻軸心指向西面的葉利尼亞及斯摩棱斯克。
葉利尼亞攻勢
葉利尼亞-多羅戈布日攻勢行動(Ельнинско-Дорогобужская наступательная операция)的主要目標是斯摩棱斯克，因此德國國防軍該市周圍地區建立了一個大型的要塞防禦體系。在傑斯納河及烏格拉河的沼澤地帶已被埋下地雷及在俯瞰該市的高地上架設了重型機關槍。由於瞭解到德國國防軍已充分準備，從8月20日至8月27日的一個星期，蘇軍獲得了坦克及火炮的大量增援。
攻勢最終在8月28日開始，由第10近衛集團軍、第21集團軍和第33集團軍實施，並獲得3個坦克軍、1個機械化軍及第1航空集團軍的支援。這4個集團軍已覆蓋了36公里(22英里)的戰線，進攻部隊高度集中。然而，部隊缺乏燃料和補給，補給品只足夠部隊一至兩個星期的消耗量。
經過持續90分鐘的猛烈炮轟，蘇軍向前推進。炮轟以及對地攻擊機嚴重地破壞了德國國防軍的防線，令紅軍突破了25公里(15英里)前線區域及在日終前前進6至8公里(4-5英里)。第二天，8月29日，紅軍數個狙擊師進一步前進，造成了一個30公里(19英里)寬，12至15公里(7-9英里)深的突出部。
爲了打開突破口，第2近衛坦克軍被投入戰鬥。一天內，其部它隊前進了30公里(19英里)，併到達葉利尼亞的郊區。由於德國國防軍士兵沒有時間去重組他們的部隊，紅軍進攻市區，並開始形成一個包圍圈。8月30日，德國國防軍部隊被迫放棄葉利尼亞，導致大量的人員傷亡。這令德國國防軍開始全面撤出該地區。9月3日，蘇聯軍隊到達了第聶伯河東岸。
布良斯克機動作戰
在布良斯克附近，情況同樣有利於蘇軍，儘管遭到德軍的頑強抵抗。但是，一個確定的弱點改變以前所有的計劃。一個出人意料的攻勢佔領了控制布良斯克以北杜霍夫希納地區的一些丘陵地帶，同時抓獲了許多完全沒有戰鬥準備的德軍士兵，這個攻勢由1943年6月至10月時任布良斯克指揮官的馬基恩·波波夫指揮實施。這意味着，蘇軍的進攻可能不是好像預計的沿特定軸心實施。
因此，在白俄羅斯第1方面軍與西方面軍之間的分界線轉向南面，同時兩個新的蘇聯集團軍向杜霍夫希納及布良斯克附近實施一個個別鉗形攻勢，迫使德軍撤退。
9月6日起，整個戰線的進攻放慢至幾乎停止，蘇軍之後每一天只推進僅2公里(1英里)。在右翼，激烈的戰鬥發生在亞爾採沃附近的樹林中。在中路，前進中的蘇軍到達第聶伯河防線。在左翼，蘇軍數個狙擊師在進入葉利尼亞西南面的森林時遭到阻擊。此外，蘇軍已十分疲倦和枯竭，兵力不到名義上的百分之六十。9月7日，攻勢被停止，而進攻斯摩棱斯克第二階段的行動亦結束。
