Новое наступление с букринского плацдарма началось утром 21 октября. Прорыв обороны противника теперь предполагалось осуществить сосредоточением усилий в полосе 40-й армии. Однако противник, вскрыв сосредоточение советских танков на плацдарме, значительно усилил противотанковую оборону. На подступы к плацдарму была подтянута дивизия СС «Рейх». Попытки развить наступление 21–22 октября успеха не имели. Намерение командующего фронтом провести в конце октября третье наступление с букринского плацдарма было отменено.
Наступление 60-й и 38-й армий с плацдармов севернее Киева в период с 11 по 17 октября также успеха не принесло и завершилось лишь некоторым расширением плацдармов.
В противоположность неудаче наступлений Воронежского фронта действия войск Степного и Юго-Западного фронтов были более успешными. К середине октября войска Степного фронта завершили подготовку к наступлению на криворожском направлении. На левом крыле фронта, между Куцеваловкой и Верхне-Днепровском, на неглубоком, но широком по фронту плацдарме были развернуты войска 5-й гвардейской, 37-й, 7-й гвардейской и 57-й армий, а также один механизированный корпус. За этими армиями были сосредоточены прибывшие из резерва Ставки 5-я гвардейская танковая армия и 7-й механизированный корпус.
Ударная группировка Степного фронта перешла в наступление 15 октября, нанося главный удар в направлении Пятихаток, Кривого Рога. Операция развивалась успешно. Немецкая оборона на стыке 47-го танкового и 52-го армейского корпусов 1-й танковой армии была взломана. В прорыв были введены подвижные войска – 5-я гвардейская танковая армия (два танковых и один механизированный корпуса) и два отдельных механизированных корпуса. К 23 октября советские войска расширили прорыв до 70 км по фронту и развили его на глубину около 100 км. Танковые и механизированные части к этому времени продвинулись к Кривому Рогу и в район Митрофановки (30 км восточнее Кировограда). Части 18-го танкового корпуса с десантом пехоты с налету ворвались в Кривой Рог, но, будучи контратакованы сильной танковой группировкой противника, закрепиться в городе не смогли.
С 20 октября Воронежский, Степной, Юго-Западный и Южный фронты были переименованы соответственно в 1, 2, 3-й и 4-й Украинские фронты.
23 октября перешли в наступление войска правого крыла 3-го Украинского фронта. Ликвидация запорожского плацдарма противника на левом берегу позволила войскам Юго-Западного (3-го Украинского) фронта сосредоточить все свои усилия на борьбе за расширение плацдарма на правом берегу Днепра, в районе Днепропетровска. На плацдарме помимо 46-й армии была развернута 8-я гвардейская армия, перегруппированная из района Запорожья.