1、戰爭初期
瓦圖京官運不錯，很早就擔任了副總參謀長(華西列夫斯基那時還只是總參謀部作戰部副部長)。1941年6月30日起任西北方面軍參謀長，親自率領在諾夫哥羅德作戰的戰役軍隊集羣，積極參加了該城保衛戰。蘇軍在其指揮下對德國曼施泰因將軍的坦克軍實施了數次反突擊。
2、斯大林格勒戰役
1942年5—7月再任副總參謀長(已經變成華西列夫斯基的副手了，世界變化快啊)，作爲最高統帥部大本營的代表在布良斯克方面軍做了大量工作。
此後主動請纓，於1942年7月12日任沃羅涅日方面軍司令，指揮該方面軍部隊成功地抵禦了沃羅涅日方向的優勢之敵。斯大林格勒戰役時，任西南方面軍司令，參加了斯大林格勒進攻戰役計劃的制定工作，在頓河方面軍右翼部隊的積極支援下，於1942年11月成功實施了向卡拉奇方向的向心突擊，完成了對德軍第6集團軍(司令員：保盧斯上將)主要集團的合圍。該方面軍部隊在其指揮下與沃羅涅日方面軍左翼部隊協同，在1942年12月實施了“小土星”戰役。
3、哈爾科夫的失敗
在殲滅了德第6集團軍後，蘇軍繼續向前進攻，瓦圖京的西南方面軍配合沃羅涅日方面軍在1943年2月收復了哈爾科夫。但瓦圖京此後錯誤地判斷了形勢，把德國各裝甲軍的調動當成了向第聶伯河撤退的開始。在錯誤的判斷下，瓦圖京向斯大林請求繼續發動進攻。由於得意忘形而越過了進攻的頂點，隨即被德國曼施坦因元帥發動的哈爾科夫反擊戰役重創，只是由於原總參謀部朱可夫、華西列夫斯基等上級的庇護，把罪責推到友鄰部隊身上纔沒有被撤職，倒是責任較輕的友鄰沃羅涅日方面軍司令戈利科夫被調回大本營，從此打入冷宮不得翻身。
4、庫爾斯克戰役
1943年3月瓦圖京再次擔任沃羅涅日方面軍司令並晉升大將。提出1943年夏季作戰小迂迴方案，如果實施正中曼施泰因的陷阱，幸運的是他的計劃被否決。率方面軍部隊於1943年夏季在庫爾斯克戰役弧形地帶防禦交戰期間，他的部隊正面被突破近35公里(友鄰羅科索夫斯基的蘇聯中央方面軍只被突破了12公里)，靠大本營及時調動草原方面軍科涅夫的坦克第5集團軍羅特米斯特洛夫部以及扎多夫的近衛第5集團軍拼死抵抗才撐了下來。由於後備力量的不斷補充，他在反攻過程中順利完成了突破敵縱深梯次防禦的任務。因此被稱爲具有高超的軍事藝術。
5、庫爾斯克戰役後
庫爾斯克戰役後，瓦圖京指揮沃羅涅日方面軍(10月起改爲烏克蘭第1方面軍)部隊參加了第聶伯河戰役，在靠不正當手段把羅科索夫斯基擠出攻佔基輔的榮譽後，在日托米爾遭到曼施泰因的又一次銳利反擊，全軍一片混亂，惱怒的斯大林命令羅科索夫斯基到他的司令部去教他怎麼打仗，大本營代表朱可夫也認爲他給自己丟了臉，罵他離開自己什麼都幹不成，只配當個參謀(參加日托米爾—別爾季切夫戰役) [2] 。
1944年1—2月，瓦圖京的烏克蘭第1方面軍部隊與科涅夫的烏克蘭第2方面軍協同作戰，在科爾孫-舍夫琴科夫斯基戰役(德國稱爲切爾卡瑟戰役)地域合圍了德軍2個軍。但他包圍不嚴，居然被合圍德軍從他的防線突出了重圍，多虧科涅夫主動越過了兩軍分界線纔再次合圍德軍，斯大林爲了獎勵科涅夫，命令科涅夫全權負責圍殲合圍圈內的敵軍並把原屬於瓦圖京的第27集團軍轉隸給科涅夫(第27集團軍的補給仍然由烏克蘭第1方面軍負責，斯大林這臉打得也夠狠的)。瓦圖京對此非常不滿，向協調兩個方面軍的朱可夫抱怨(其實朱可夫自己都給斯大林取消了監督消滅科爾孫集團的美差，比瓦圖京還不爽)，埋怨之情溢於言表。
