В течение 4 августа в восточной части Орла шли уличные бои. Неприятельские войска, теснимые к центру города, взрывали и поджигали административные и жилые здания, производственные корпуса, во многих из них устанавливали мины замедленного действия. К вечеру 4 августа, сломив сопротивление врага, части 63-й армии овладели восточной частью Орла, вышли к Оке и на плечах отступающего противника приступили к форсированию реки. Жители Орла всемерно помогали своим освободителям — сообщали об удобных проходах в тыл оборонявшимся частям противника, добывали данные о его обороне, содействовали воинам в переправе через Оку.
В ночь на 5 августа бои шли в западной части города. Здесь гитлеровцы не могли оказать длительного сопротивления, так как с севера и северо-востока к городу подошли части 269-й и 308-й стрелковых дивизий 3-й армии. 339-й стрелковый полк 308-й стрелковой дивизии форсировал Оку северо-западнее Щехотихино и, развивая наступление, ворвался на северную окраину Орла. К 3 часам 5 августа подразделения полка овладели улицами Пионерской и Садовой и продвинулись к аэродрому. В это же время 347-й стрелковый полк 308-й стрелковой дивизии овладел северо-западной окраиной Орла.
На рассвете 5 августа Орел был полностью освобожден.
Освобождение Орла имело широкий международный резонанс. В еженедельных сводках о военных действиях на всех театрах, публиковавшихся в «Бюллетене победы», военное министерство США отмечало: «Русская армия после продолжительных напряженных боев захватила важный опорный пункт вермахта в Центральной России — Орел… Потеря гитлеровскими войсками этого центра снабжения и узла коммуникаций является крупным поражением немцев. Русские контратаки в настоящее время перерастают в общее наступление Красной Армии».
Широкий отклик победа советских войск нашла в английской печати. 6 августа военный историк и теоретик Лиддел Гарт писал: «Занятие русскими Орла, расположенного севернее Курска, является величайшей победой за время войны… и психологическое воздействие этой победы на немцев будет ужасающим».
В те же дни больших успехов достигли войска Степного фронта под командованием генерала армии И.С. Конева. С утра 5 августа начались напряженные бои за Белгород.
Противник превратил Белгород в сильный узел сопротивления. Вокруг города был создан оборонительный обвод с густой сетью дзотов и огневых точек в каменных строениях. Только противотанковых рвов на окраинах города было отрыто более 10 км. Подступы к оборонительному обводу прикрывались минными полями. Кварталы города были приспособлены для ведения уличных боев. В руках противника находились высоты Меловых гор, и нашим войскам пришлось наступать по болотным низинам, которые были заранее пристреляны немецкой артиллерией. Очень трудная задача стояла перед 89-й гвардейской стрелковой дивизией полковника М.П. Серюгина, наступавшей на Белгород с севера. Ей предстояло фронтальным ударом вдоль узкой полосы железной дороги, справа и слева от которой расстилались топкие болота, штурмом овладеть железнодорожной станцией.
Дорогу советской пехоте прокладывали артиллерия и авиация. Бомбардировщики, штурмовики, истребители 5-й воздушной армии (командующий — генерал С.К. Горюнов) непрерывно висели над позициями противника, засыпали их бомбами, расстреливали из пушек и пулеметов. Шквал огня и стали смешал с землей долговременные укрепления. Не выдержав натиска советских воинов, гитлеровцы стали отходить к городу.
Преодолев оборону противника на северных подступах к Белгороду, соединения 69-й армии завязали бои на его окраинах. Продвижение войск 7-й гвардейской армии, форсировавших Сев. Донец, еще более усилило угрозу вражескому гарнизону с востока. Дело в том, что в полосе наступления 7-й гвардейской армии передний край обороны немецко-фашистских войск проходил по западному берегу Сев. Донца. Он возвышался над восточным, что давало противнику возможность просматривать расположение советских войск на глубину 8–10 км. Это, естественно, затрудняло скрытный подход к реке наступающих соединений.
Удары советских войск после ожесточенных боев разрушили немецкую оборону не только на северных и восточных подступах к Белгороду. Еще более опасное положение сложилось для группировки противника на западных подступах к городу. Здесь в качестве подвижной группы 53-й армии активно действовал 1-й механизированный корпус генерал-лейтенанта М.Д. Соломатина. К 9 часам утра 5 августа бригады первого эшелона корпуса переправились через р. Везелка и, отражая сильные контратаки противника, стали обходить Белгород с запада.
Вражеский гарнизон в городе оказался глубоко охваченным с обоих флангов.
Первыми в Белгород ворвались подразделения 270-го гвардейского стрелкового полка (командир — подполковник Н.Э. Прошунин) 89-й гвардейской стрелковой дивизии, за ними — полки 305-й стрелковой дивизии (командир — полковник А.Ф. Васильев). С востока в город вступили части 111-й дивизии (командир — подполковник А.Н. Петрушин) 7-й гвардейской армии. Штурмовые отряда и группы 93-й гвардейской дивизии под командованием полковника А.Ф. Васильева атаковали опорные пункты противника в центре города. Артиллерия своим огнем проделывала проходы в крепостных стенах кремля, где сосредоточился противник силой до отдельного полка. В полдень по вражеской группировке нанесла массированный удар авиация.
К 18 часам 5 августа город Белгород был полностью очищен от противника. Немецкие войска, бросая боевую технику и раненых, поспешно отступали на юг. К этому времени части 1-го механизированного корпуса уже перехватили железную и шоссейную дороги на Харьков, и противник был вынужден отходить по долине Сев. Донца под воздействием советской авиации и артиллерии.
Родине был возвращен один из древнейших русских городов, чья история неразрывно связана с возникновением и обороной русского государства. Еще в XVI веке Белгород был важной русской военной крепостью и центром так называемой Белгородской линии — оборонительного рубежа Московского государства. Эта линия обороны стояла около двух столетий, до тех пор, пока границы земель государства не передвинулись далеко на юг. Прошли века, и равнины под Белгородом вновь стали ареной не только ожесточенной вооруженной борьбы, но и великой славы русского оружия.
Военный корреспондент Ю. Жуков писал вечером 5 августа из Белгорода: «Перед нами Белгородский вокзал, так хорошо знакомый всем, кому приходилось в мирные годы ездить поездом на крымские или кавказские курорты. Мы все помним, какой это был чистенький аккуратненький вокзал, какой порядок царил в его залах, как гостеприимно встречали пассажиров в его буфете. Сейчас здесь все мертво. Трещит под ногами битое стекло. Тянет гарью и пороховым дымом. Лежат на перроне еще не убранные трупы. Среди скрученных взрывами рельсов зияют свежие воронки. За вокзалом горят дома, подожженные отступающими фашистами… Мы в Белгороде, старом русском городе, стоящем на подступах к украинской земле, которая ждет не дождется своих освободителей. Впереди — долгая и трудная военная страда. И гвардейцы полка, которые пришли сюда с боями из-под самого Сталинграда, не собираются здесь делать передышку».
В конце сентября 1943 года войска фронтов, действовавших на южном и юго-западном направлениях, устремились к Днепру. Путь войскам Степного фронта к этой водной преграде преграждала расположенная на реке Ворскла Полтава, известная как крепость с XV века, крупнейший железнодорожный узел и промышленный центр. Советским войскам овладеть Полтавой с ходу не удалось.