В августе — сентябре 1943 года 3-я гвардейская дивизия участвовала в Донбасской стратегической наступательной операции.

Из-за контрудара противника во время перестроения армейских подразделений дивизия в полном составе попала в окружение, в котором находилась с 28 по 30.07.1943 года.

Обороняясь в начале августа 1943 года на восточном берегу Миуса дивизия одновременно пополнялась личным составом и совершенствовала в инженерном отношении занимаемые позиции. С 7.15 18.08.1943 после артиллерийской и авиационной подготовки, при поддержке танков 62-го отдельного гвардейского тяжелого танкового полка прорыва, дивизия перешла в наступление и, ломая упорнейшее сопротивление противника, к 22.00 вышла на рубеж 2,5 км западнее Берестово. С 6.00 20.08.1943 при поддержке артиллерийского и минометного огня дивизия четырежды пыталась отдельными усиленными отрядами просочиться через боевые порядки противника, но, в результате сильного огня, коротких контратак мелких групп противника, зачастую ведя рукопашный бой в траншеях, была вынуждена отходить на исходные позиции. В ночь на 21.08.1943 противник отошёл на рубеж балки Калинова. На этом рубеже в течение трех дней, переходя в короткие контратаки при поддержке танков и САУ «Фердинанд», противник оказывал сильное сопротивление наступающим частям. Боясь окружения, создав специальные отряды прикрытия по 200–300 человек, части вермахта по ночам отходили на позицию, проходящую восточнее Сталино по западному берегу реки Кальмиус.

Потеряв за неделю боев более 4 тысяч человек убитыми и ранеными, 3-я гвардейская дивизия с 25 по 30.08.1943 года находится в резерве командующего армией, непрерывно пополняясь личным составом. К 30.08.1943 года части дивизии с одиннадцатью танками приданного ей 511-го отдельного огнеметного танкового батальона, преследуя отходящего противника, вышли на рубеж реки Сухой Еланчик, где завязали бои с отрядами, прикрывавшими подходы к Кальмиусу. 31.08.1943 — 02.09.1943 года противник силами 3-й горно-стрелковой и 17-й танковой дивизий нанес контрудар в районе Кутейниково — Покрово-Киреевка. В течение четырёх суток противник 12 раз контратаковал наступающие части дивизии, но активными действиями штурмовых отрядов стрелковых полков и особенно огнем батарей 22-го гвардейского Краснознаменного артполка все контратаки были отражены.