В июле 1942 года генерал-лейтенант К.К. Рокоссовский был назначен командующим Брянским фронтом, который прикрывал тульское и воронежское направления. С сентября этого же года он возглавил Донской фронт. Контрудары этих двух фронтов оказали значительное влияние на оборонительные действия советских войск под Воронежем и Сталинградом, оттянув на себя немало вражеских сил.
В битве под Сталинградом оборонявшиеся севернее войска Донского фронта под командованием генерал-полковника К.К. Рокоссовского во время контрнаступления совместно с войсками Юго-Западного и Сталинградского фронтов прорвали оборону противника и окружили в междуречье Дона и Волги группировку общей численностью 330 тысяч человек. После этого была проведена операция под кодовым названием «Кольцо» по уничтожению окружённой вражеской группировки.
В феврале следующего 1943 года Рокоссовского назначили командующим Центральным фронтом, образованным на базе Донского фронта. Вместе с Воронежским он сыграл одну из главных ролей в крупнейшем сражении Великой Отечественной войны — Курской битве, когда план гитлеровского командования под кодовым названием «Цитадель», разработанный с целью добиться перелома в ходе войны с Советским Союзом, потерпел крах.
Наступление намечалось провести в районе Курского выступа, где оборонялись Центральный и Воронежский фронты, которым командовал генерал армии Н.Ф. Ватутин. Правое крыло немецкой группы армий «Центр» генерал-фельдмаршала Клюге нависало с севера над войсками генерала армии К.К. Рокоссовского. Вражеское командование решило двумя мощными сходящимися ударами в направлении города Курска окружить и уничтожить находившиеся здесь советские войска и в случае успешного наступления на северо-восток вновь создать угрозу Москве.
15 апреля 1943 года Гитлер издал приказ № 6, в котором говорилось: «Я решил, как только позволят условия погоды, провести наступление „Цитадель“ — первое наступление в этом году. Этому наступлению придаётся решающее значение… Победа под Курском должна явиться факелом для всего мира».
Ставка Верховного Главнокомандования и командующие двумя фронтами, оборонявшими Курский выступ, понимали серьёзность сложившейся ситуации. Гитлеровское командование сосредоточило на участках прорыва 50 дивизий, в том числе 16 танковых и моторизованных. Это составляло около 70 процентов танковых, до 30 процентов моторизованных и более 20 процентов пехотных дивизий, находившихся на советско-германском фронте. Ударная группировка насчитывала 900 тысяч солдат и офицеров, около 10 тысяч орудий и миномётов, до 1,7 тысячи танков и штурмовых орудий и свыше двух тысяч самолётов.
Особые надежды немецко-фашистское командование возлагало на широкое применение новой боевой техники — танков «тигр» и «пантера», штурмовых орудий «фердинанд», истребителей «Фокке-Вульф-190Д», штурмовиков «Хейнкель-129» и других.
Перед началом Курской битвы Центральный фронт включал в себя пять армий, одну воздушную армию, одну танковую армию и два танковых корпуса. Всего свыше 738 тысяч человек, около 10,9 тысячи орудий и миномётов, до 1,8 тысячи танков и самоходных артиллерийских установок, около 1,1 тысячи самолётов. Фронт оборонял 306 километров Курского выступа. По плану Ставки, который носил кодовое название «Кутузов», правому крылу фронта Рокоссовского предстояло участвовать в разгроме орловской группировки противника. Готовясь к отражению танкового наступления немцев, войска Центрального фронта создали мощную систему полевых оборонительных укреплений, которую враг так и не сумел прорвать.
Курская битва началась утром 5 июля 1943 года после упреждающей артиллерийской контрподготовки советских войск. Это задержало наступление вражеских войск на 2,5-3 часа и ослабило силу их удара. Фронт Рокоссовского был атакован тремя танковыми клиньями в направлении на Ольховатку, Малоархангельск и Гнилец.
Против оборонявшихся войск Рокоссовского на орловско-курском направлении было брошено до 500 танков. В течение 7 суток шли беспрерывные, изматывающие оборонительные бои. В полосе обороны Центрального фронта к 11 июля противник смог вклиниться только на 8-12 километров. Командующий фронтом, чтобы сдержать неприятельский натиск, нанёс танковый контрудар, который основной цели не достиг, но стоил потери более 130 танков.
Попытки гитлеровцев 6-9 июля прорваться к Курску через Поныри успеха не имели. В разыгравшемся здесь танковом сражении они понесли огромные потери в бронетанковой технике. 11-го числа германские войска, атаковавшие армии Центрального фронта, вынужденно перешли к обороне, потеряв в ходе Курской битвы около 42 тысяч человек и до 500 танков.
После того как наступательный порыв немецко-фашистских войск иссяк, советские фронты сами перешли в наступление. 15 июля войска армии генерала Рокоссовского с двух направлений нанесли удар на город Кромы, положив начало Орловской наступательной операции. 5 августа советские войска освободили город Орёл. Преследуя отступавшего врага, они в середине августа вышли к оборонительному рубежу «Хаген», заранее подготовленному противником на подступах к городу Брянску. В ходе Орловской операции было разгромлено 15 вражеских дивизий, и фронт отодвинулся на запад до 150 километров.
В октябре 1943 года генерал армии К.К. Рокоссовский был назначен командующим новым фронтом — Белорусским. Так по решению Ставки был переименован Центральный фронт. В его состав помимо общевойсковых и воздушной армий вошла Днепровская военная флотилия. В том же месяце войска фронта, используя захваченные на Западном берегу рек Проня и Сож плацдармы, перешли в наступление на гомельско-бобруйском направлении. С ходу был форсирован Днепр, и для 2-й немецкой армии у города Гомеля возникла угроза охвата с юга.
В ноябре войска Белорусского фронта успешно провели новую наступательную операцию по освобождению городов Речица и Гомель. Гитлеровское командование безуспешно пыталось сильными контрударами остановить продвижение советских армий к западной границе Белоруссии. В феврале 1944 года Белорусский фронт переименовывается в 1-й Белорусский. Его командующим становится маршал Советского Союза Константин Константинович Рокоссовский. Высокое полководческое звание было ему присвоено 29 июня 1944 года.
1-й Белорусский фронт являлся одним из наиболее мощных оперативно-стратегических объединений на западном стратегическом направлении. В него в разное время входило 18 общевойсковых, ударных, танковых и воздушных армий, Днепровская военная флотилия, 1-я и 2-я армии Войска Польского. На заключительном этапе Великой Отечественной войны фронт возглавил маршал Г.К. Жуков.