Chiến dịch Voronezh-Kastornoye (từ ngày 24 tháng 1 đến ngày 17 tháng 2 năm 1943) là một hoạt động quân sự chiến thuật của quân đội Liên Xô chống lại 10 sư đoàn Đức và 2 sư đoàn Hungary tại mặt trận Voronezh trong Chiến tranh vệ quốc vĩ đại.Kết quả thắng lợi lớn của Chiến dịch Ostrogozhsk - Rossosh đã làm cho cụm quân Đức - Hungary đóng trong vùng Voronezh, Kastornoye bị hở một khoảng dài hơn 100 km tại sườn phía Nam. Sườn phía Bắc của cụm quân này cũng đang bị Tập đoàn quân 13 của Phương diện quân Briansk uy hiếp. Những điều kiện thuận lợi cho việc đánh bại các lực lượng Đức đóng đối diện với khu vực Voronezh, Kastornoye đã xuất hiện. Cũng như tại Chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh trước đó, tại khu vực thượng lưu và trung lưu sông Đông, quân đội Đức Quốc xã không còn các đơn vị dự bị cơ động để tăng viện cho các hướng bị uy hiếp. Quân số và phương tiện của các đơn vị còn lại của Cụm tập đoàn quân B cũng bị tiêu hao bởi các trận đánh nhỏ lẻ hàng ngày và chiến tranh du kích.[4]Ngày 24 tháng 1 năm 1943, Phương diện quân Voronezh do trung tướng Filipp Ivanovich Golikov chỉ huy gồm Tập đoàn quân xe tăng 3, các tập đoàn quân 40 và 60 và Tập đoàn quân 13 trên cánh trái của Phương diện quân Bryansk do trung tướng Maks Andreevich Reyter chỉ huy phối hợp chặt chẽ dưới sự điều hành thống nhất của Nguyên soái A. M. Vasilevsky đã phá vỡ phòng tuyến Đức, phát động một cuộc tấn công vào khu vực Kursk và phát triển tiến công từ phía bắc và phía nam hướng đến Kastornoye. Ngày 25 tháng 1, Tập đoàn quân 60 của tướng I. D. Cherniakhovsky đã lấy lại phần phía Tây thành phố Voronezh từ tay quân đội Đức Quốc xã. Bất chấp băng giá và bão tuyết hoành hành trong suốt thời gian diễn ra chiến dịch, quân đội Liên Xô vẫn tấn công mau lẹ.[1] Ngày 28 tháng 1, trong một trận đánh quyết định, họ đã phá vỡ tuyến phòng thủ của quân Đức quanh Kastornoye và chiếm lại thành phố này vào buổi sáng ngày hôm sau. Khi các tuyến đường chính có thể sử dụng để rút lui của quân Đức đã bị quân đội Liên Xô cắt đứt thì có đến 10 sư đoàn quân Đức và 2 sư đoàn quân Hungary đã bị vây chặt ở phía Đông Nam thị trấn Kastornoye và mọi cố gắng của quân Đức để phá vây đều trở nên vô ích. Toàn bộ 125.000 quân bị vây, trong đó có đến 83% là quân Đức đã bị tiêu diệt hoặc bị bắt. Tiếp sau Chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh, chiến dịch Voronezh-Kastornoye đã tiêu diệt một nhóm quân lớn thứ hai của Cụm tập đoàn quân B (Đức) trong khu vực Voronezh-Kursk, đặt nhóm quân Đức còn lại đang đóng tại khu vực Kharkov-Belgorod với binh lực rất mỏng vào tình thế bị đe dọa bao vây và tiêu diệt.[5]