Вплоть до 17 сентября продолжались жаркие бои за Сторожевский плацдарм, противник потерял почти 9 тысяч солдат и офицеров убитыми и ранеными, 48 орудий, 28 танков, 4 самолёта, много другой техники. Но ему так и не удалось сбросить советские войска в Дон. В результате противник вынужден был перейти к обороне, укрепив её новыми резервами.
Вслед за 25-й гвардейской стрелковой дивизией, то есть через три дня после взятия Сторожевских круч бойцы 309-й стрелковой дивизии 6-й армии, нанеся урон противнику, отбили высоту 160,7. По сути, это была узкая полоска земли между селами Щучье и Переезжее. Долгих 158 дней и ночей советские воины держали здесь оборону, сковывая вокруг себя силы врага.
Николай Федорович практически ежедневно бывал в воюющих частях и соединениях. Поводы были разные: от постановки задач на проведение очередной операции до вручения наград отличившимся в боях солдатам и офицерам. В штабе 6-й армии, дивизии которой сражались на Сторожевском плацдарме и на высоте 160,7, у Ватутина произошла неожиданная встреча с Мехлисом. Правда, Лев Захарович уже не занимал прежних постов. За провал в мае 1942 года операции на Крымском фронте, а это выразилось в его профессиональной некомпетентности, неумении организовать дело, Сталин освободил своего любимца от должности заместителя наркома обороны и начальника Главного политуправления РККА, а заодно понизил его в звании до корпусного комиссара. Трудно было представить, что подобное могло случиться.
Теперь Мехлис являлся всего лишь членом Военного совета 6-й армии. Представляясь Ватутину (так требует устав, когда младший по должности докладывает старшему по должности), Мехлис бросил на Николая Федоровича свой колючий взгляд. Но это был уже не тот Мехлис, каким его видел Ватутин на Северо-Западном фронте. От былой всесильности главного политработника Красной армии не осталось и следа. Говорят, кто прошлое помянет тому глаз вон. Ватутин, в отличие от Мехлиса, не был злопамятным человеком и счёты с ним сводить не собирался. Война и так всё расставила по своим местам.
В конце августа 1942 года Ватутин поставил задачу командующему 40-й армией генерал-лейтенанту М. М. Попову захватить плацдарм на правом берегу Воронежа. В историю битвы за Воронеж этот участок земли размером пять километров по фронту и два в глубину войдёт как Чижовский плацдарм. В послевоенные годы историки и журналисты будут сравнивать его с ленинградским Невским пятачком и Малой Землёй Новороссийска. И это сравнение уместно, поскольку здесь непрерывно шли кровопролитные бои за каждую улицу, за каждый дом. Чтобы занять плацдарм, войскам было необходимо форсировать реку Воронеж. Для этого инженерные войска фронта соорудили переправу, которая на полметра уходила под воду реки и не просматривалась авиацией с воздуха. Строили её по ночам из бетонных осколков и битого кирпича. По ней в одну из ночей на правый берег были переправлены техника и пехота. Для гитлеровцев это стало полной неожиданностью. В результате внезапно нанесенного удара советские войска захватили плацдарм в правобережной части города. Попытки немцев отбросить русских назад оказались безуспешными. Сражение на Чижовском плацдарме не прекращалось до самого освобождения города.
Немецкий военный корреспондент Густав Штебе, автор брошюры «Штурм и оборона Воронежа», изданной по горячим следам летних и осенних боёв 1942 года, писал: «В этой битве потеряли жизнь и многие немецкие товарищи. Кресты немецких солдатских могил стоят везде, где солдатский долг потребовал последней и величайшей жертвы: посреди разрушенного города, между сгоревшими фасадами и баррикадами, перед заводами, в скверах и на улицах, и на берегах Дона...»
За время летне-осенних боёв войсками фронта было захвачено около десяти плацдармов на западных берегах рек Дон и Воронеж, наиболее важными из которых были Чижовский в правобережной части Воронежа, а также Сторожевский и Щучьенский плацдармы на верхнем Дону. Для советских войск эти и другие плацдармы стали своего рода трамплинами для проведения в январе 1943 года победоносных Острогожско-Россошанской и Воронежско-Касторненской операций, в ходе которых противник потерял 320 тысяч человек, а количество пленных только в Острогожско-Россошанской операции составило более 86 тысяч человек. Под Воронежем была разгромлена 200-тысячная венгерская армия. Её гибель, по оценкам зарубежных экспертов, стала самым крупным поражением за всю почти тысячелетнюю историю этого европейского государства. В заснеженных чернозёмных степях нашли свою погибель солдаты, офицеры, генералы итальянского альпийского и 2-го немецкого танкового корпусов...
Но всё это будет впереди, пока же войска фронта вели тяжёлые и вязкие оборонительные бои, перемежая их с частными наступательными операциями. Ватутин рассматривал эти действия в интересах общей стратегии, а она заключалась в том, чтобы непрерывными контратаками сковывать силы врага.
Уже упоминавшийся в нашем повествовании маршал авиации С. А. Красовский в своих мемуарах вспоминает: «Когда наступление вражеских войск приостановилось и немцы вынуждены были перейти к обороне, командующий фронтом Н. Ф. Ватутин организовал несколько мощных контрударов. Именно поэтому фашистское командование не решалось снимать из-под Воронежа части и соединения для использования их на других направлениях. Многие наши генералы и офицеры стали называть Ватутина “генералом от наступления”. Он заставлял командиров всех степеней напряженно думать, искать уязвимые места в обороне противника и наносить контрудары».
Безусловно, боевая активность войск Ватутина не приводила к внешне эффектным успехам. Поэтому даже в среде командиров и политработников тогда не все понимали, почему их командующий с такой настойчивостью организует атаки безымянных высот и безвестных деревень. Однако в Ставке, наоборот, высоко оценивали деятельность Ватутина. И было за что. Постоянными контратаками он не только не допустил переброску фашистских войск с Воронежского фронта к Сталинграду, но и притянул к себе значительные силы врага, следовавшие туда мимо вверенного ему фронта.
Как пишет М. Г. Брагин, первый биограф Ватутина, «этой же активной борьбой, частыми контратаками и контрударами Николай Федорович не только не ослаблял, как могло показаться, свои войска, но готовил их к общему контрнаступлению, не давал им “застаиваться” в обороне и терять свою способность к активным, решительным боям. Ватутин пользовался каждым случаем, чтобы развить частный успех. Так, однажды, когда батальон, которому была поставлена задача наступать на плацдарме за Доном с ограниченной целью, выполнил эту задачу и продолжал наступление, Ватутин немедленно развил местный успех батальона, двинув в этом же направлении целую дивизию».
— Отсиживаться в обороне нам никак нельзя, — часто повторял Ватутин. — Скорее наоборот. Надо атаковать немца любыми силами: ротой, батальоном, полком, дивизией, армией. Наша первостепенная задача — оттягивать резервы от Сталинграда.
Не раз бывало так, что соединения противника, снятые с Воронежского фронта, в результате контратак войск Ватутина спешно возвращались обратно, чтобы остановить продвижение советских частей. Случалось, что дивизии противника, следовавшие в эшелонах южнее Воронежа на Сталинградский фронт, вынуждены были в авральном порядке выгружаться и выдвигаться в район Воронежа, чтобы восстановить положение на том или ином участке обороны. В общей сложности Воронежский фронт удерживал перед собой не менее тридцати вражеских дивизий, которые очень бы пригодились немцам под Сталинградом.
В те дни Николай Федорович писал жене Татьяне Романовне и дочери Елене: «Целую Вас крепко и шлю сердечный горячий привет с самыми наилучшими пожеланиями. О себе скажу очень кратко. Дела на фронте идут неплохо. Беспощадно истребляем немцев под Воронежем. Здесь перебито их уже очень много, но предстоит еще большая и трудная задача. Мы её выполним во что бы то ни стало. Над этим я и работаю. Очень беспокоюсь о вас».
С первого дня пребывания на Воронежском фронте Николай Федорович не мог смириться с тем, что практически весь город, расположенный на правом берегу реки Воронеж, находился в руках врага. Поэтому он всё время вынашивал план выбить оккупантов из столицы Чернозёмного края.
К началу сентября под руководством Николая Федоровича была подготовлена масштабная наступательная операция, в основе замысла которой лежало окружение и уничтожение всей группировки противника в районе Воронежа. В ней планировалось задействовать 60-ю армию генерал-майора И. Д. Черняховского и 40-ю армию генерал-лейтенанта М. М. Попова, а также некоторые дивизии 38-й армии генерал-лейтенанта Н. Е. Чибисова, переподчинённой к тому времени Воронежскому фронту. Провести операцию предполагалось концентрическими ударами из района Подгорное на Семилуки и из района Придача, в обход Воронежа с юга. Ещё один удар, вспомогательный, должен был быть осуществлён в направлении Нижняя Верейка и Ольховатка.
Для доклада разработанного плана операции Ватутин был вызван в Ставку. О том, как шло его утверждение, засвидетельствовал в своих мемуарах «Солдатский долг» Маршал Советского Союза К. К. Рокоссовский, тогда генерал-лейтенант и командующий Брянским фронтом: «Во второй половине августа меня внезапно вызвали в Ставку. У Сталина я застал и нашего левого соседа Н. Ф. Ватутина. Рассматривался вопрос об освобождении Воронежа. Ватутин предлагал наступать всеми силами Воронежского фронта непосредственно на город. Мы должны были помочь ему, сковывая противника на западном берегу Дона активными действиями левофланговой 38-й армии. Я знал, что Ватутин уже не раз пытался взять Воронеж лобовой атакой. Но ничего не получалось. Противник прочно укрепился, а нашим войскам, наступавшим с востока, прежде чем штурмовать город, надо было форсировать реки Дон и Воронеж. Я предложил иной вариант решения задачи: основной удар нанести не с восточного, а с западного берега Дона, используя удачное положение 38-й армии, которая нависает над противником севернее Воронежа. Для этого надо только перегруппировать сюда побольше сил, причем по возможности скрытно. При таком варианте удар по Воронежской группировке наносился во фланг и выводил наши войска в тыл противнику, занимавшему город. Кроме того, этот удар неизбежно вынудил бы противника ослабить свои силы, наступавшие против Юго-Западного фронта. В той обстановке такой вариант, по моему глубокому убеждению, был наиболее правильным.