德军被苏军分割包围，切断了退路。

希特勒这时仍表示不太想让第二集团军从沃罗涅日退却。

然而，对这些部队来说，斯大林格勒的先例是不能再重演。

它们放弃并纵火焚烧了沃罗涅日城，趁着猛烈的暴风雪，许多股被围部队且退且战向西逃跑，其中大部分部队冒着摄氏零下25度的严寒向雷耳斯克长途跋涉了190多公里才与自己的部队会合。

他们的重型装备几乎丢失殆尽。

此次战役，苏军向纵深推进140公里。

德军15个师被歼，6个师遭重创，86000多名官兵被俘。

苏军在德军防御中打开了250公里宽的缺口，为实现沃罗涅日‐卡斯托尔诺那战役和向哈尔科夫方向进攻创造了条件。

1月24日，苏军沃罗涅日方面军第四十集团军和加强坦克第四军向戈尔舍奇诺耶、卡斯托尔诺那方向实施突击，对盘踞沃罗涅日的德军形成合围态势。

德军开始撤向顿河对岸。

沃罗涅日方面军第六十集团军各兵团在追击德军过程中于25日解放了沃罗涅日。

苏军沃罗涅日方面军第三十八集团军于同日，布良斯克方面军第十三集团军于26日先后转入进攻，向下斯托尔诺那总方向实施突击。

28日，苏军第四十、第十三、第三十八集团军的突击集团军在卡斯托尔诺那地域会师，切断了德军向西退却的主要道路，同时，苏军第十三、第四十集团军各一部顺利西进，构成了合围的对外正面。

德军第二集团军主力和匈牙利第三军（约9个师）在卡斯托尔诺那东南地域陷入合围。

苏军沃罗涅日方面军和布良斯克方面军主力利用既得战果，开始向季姆河及奥斯科尔河方向发动总攻。

2月2日，苏军前出到指定地区，战役结束。

尔后，苏军在行进间向库尔斯克和哈尔科夫两个方向发展进攻，继续实施歼灭被围歼之敌的战斗。

沃罗涅日‐卡斯托尔诺那战役的结果，苏军击溃了德军一个重兵集团即11个步兵师，解放了沃罗涅日和库尔斯克大片地区，向纵深前进了约120公里，为向库尔斯克和哈尔科夫两个方向进攻创造了条件。

1943年2月初，在苏德战场上已出现了有利于苏军在宽大正面上展开进攻的条件。

西南方向上的情况对苏军最为有利，因为德军在那里的防线已被苏军摧毁。

顿河方面军在粉碎被围在斯大林格勒附近的德军集团后，已经能够腾出身来完成新的任务了。

2月5日，顿河方面军改名为中央方面军，并将一部分从斯大林格勒调往库尔斯克地域。

此时，法西斯德军统帅部也采取了紧急措施，以改善德军在苏德战场南翼的态势。

这时，欧洲的第二战场仍未开辟，德军统帅部乘机将其全部预备队匆忙从西欧调到苏德战场，并变更了苏德战场上的德军部署。

其中在库尔斯克到亚速海之间行动的德军集团中，战斗力量强的是顿河集团军群，它拥有23个师，其中包括11个坦克师和机械化师。

德军统帅部指望通过这些措施在苏德战场南翼建立强大的突击集团，发起反攻。