Главнокомандования — в феврале 1943 года генерала Малиновского назначили командующим Южным, а с марта того же года — Юго-Западным (переименованным в октябре 1943 года в 3-й Украинский) фронтами. Войска Малиновского оказались в центре боев за освобождение Донбасса, Левобережной и Правобережной Украины, противостоя немецкой группе армий «A».

Одной из самых крупных операций, подготовленной и проведённой полководцем Р.Я. Малиновским в годы Великой Отечественной войны, стала Запорожская. Войска фронта внезапным ночным штурмом овладели городом Запорожьем — важным узлом обороны гитлеровцев. Эта победа во многом решила судьбу мелитопольской группировки немецко-фашистских войск и способствовала изоляции частей неприятеля на Крымском полуострове, которые были отрезаны от своих главных сил.

Затем развернулись бои за дальнейшее освобождение Правобережной Украины, где 3-му Украинскому фронту пришлось действовать в тесном взаимодействии с войсками 2-го Украинского фронта. Своими наступательными усилиями эти фронты расширили плацдарм в районе днепровской излучины. После этого войска Малиновского совместно с частями 4-го Украинского фронта успешно провели Никопольско-Криворожскую операцию.

Весной 1944 года фронт Малиновского успешно провёл наступление в Северном Причерноморье, Березнеговато-Снигиревскую и Одесскую операции. Советские войска форсировали реку Южный Буг и освободили крупные портовые города Николаев и Одессу, родину командующего фронтом.

Войска 3-го Украинского фронта особенно отличились при освобождении Одессы, при этом тесно взаимодействуя с Черноморским флотом. Овладев железнодорожной станцией Раздельная, командующий фронтом тем самым рассёк оборонявшуюся в районе Одессы вражескую группировку на две части. Вечером 9 апреля советские войска ворвались в северные кварталы города и ночным штурмом к 10 часам утра следующего дня освободили Одессу.

После освобождения этого города войска Малиновского продолжали успешное наступление и 14 апреля вышли к реке Днестр, захватив плацдарм на его западном берегу 6 мая 3-й Украинский фронт по приказу Ставки перешёл к обороне и начал накапливать силы для последующей наступательной операции.

В мае 1944 года Малиновского назначили командующим 2-м Украинским фронтом. Летом этого же года его войска совместно с 3-м Украинским фронтом скрытно от вражеского командования подготовили и успешно провели Ясско-Кишинёвскую операцию. Её целью был разгром вражеских войск группы армий «Южная Украина», освобождение Молдавии и вывод из войны Румынии, союзницы гитлеровской Германии. Эта операция признана одной из самых блестящих в ходе Великой Отечественной войны и в полководческой биографии Р.Я. Малиновского — за неё он получил в том же 1944 году звание маршала Советского Союза.

Войска фронтов Р.Я. Малиновского и Ф.И. Толбухина насчитывали 1250 тысяч человек, 16 тысяч орудий и миномётов, 2200 боевых самолётов, 1870 танков и самоходных артиллерийских установок. К операции привлекались корабли Черноморского флота под командованием адмирала Ф.С. Октябрьского и Дунайская военная флотилия под командованием адмирала С.Г. Горшкова.

Войска двух фронтов перешли в наступление 20 августа, в двухдневных кровопролитных боях взломав вражескую оборону. 22 августа советские армии замкнули кольцо окружения вокруг крупной группировки немецко-фашистских войск. После этого они продвинулись в направлении Плоешти, Бухареста и Констанцы. Ясско-Кишинёвская операция была успешно завершена к 29 августа.

Всего за десять дней советские войска разгромили 22 немецких и большинство румынских дивизий. В плен было взято более 200 тысяч человек. При этом неприятель потерял 3,5 тысячи орудий и миномётов, более 800 танков и штурмовых орудий, 300 самолётов. Потери советских войск составили 67130 человек. За время Великой Отечественной войны это были минимальные потери советских войск в наступательной операции такого масштаба.

В ходе Ясско-Кишинёвской операции советские войска добились не только больших военных, но и политических результатов. Были разгромлены основные силы немецко-фашистской группы армий «Южная Украина», освобождена Молдавия, и армии фронта вышли на румыно-венгерскую и болгаро-югославскую границы. Румыния, воевавшая с начала Второй мировой войны на стороне фашистской Германии, вступила в антигитлеровскую коалицию. Таким образом, обстановка на южном крыле советско-германского фронта резко изменилась не в пользу гитлеровского командования.

После этого стратегического успеха войска 2-го Украинского фронта в начале января 1945 года завязали бои на территории хортистской Венгрии — сателлита гитлеровской Германии в годы Второй мировой войны. В ходе Дебреценской операции было нанесено серьёзное поражение немецко-фашистской группе армий «Юг». В итоге неприятельские войска оставили обширные горные области Трансильвании и ушли на запад, поближе к государственной границе собственно Германии.

После этого армии Малиновского заняли более выгодное положение на театре военных действий и оказали большую помощь 4-му Украинскому фронту в преодолении Карпатских гор и освобождении Закарпатской Украины. Начались бои на Венгерской равнине и берегах Дуная, близ озера Балатон.

Войска 2-го и 3-го Украинских фронтов в октябре 1944 — феврале 1945 годов успешно провели Будапештскую операцию. Войска 2-го Украинского фронта вели бои на подступах к Будапешту, а войска Малиновского непосредственно за сам город. Сражение за столицу хортистской Венгрии отличалось особой ожесточённостью и кровопролитием. Она заблаговременно была превращена в крепость, подготовленную к длительной обороне. Город был опоясан колючей проволокой, окружён всевозможными укреплениями и заграждениями, изрезан траншеями. Будапештский гарнизон имел большие запасы необходимых материальных средств. Продовольствие, боеприпасы и горючее доставлялись осаждённым по воздуху. Гитлер приказал сражаться за Будапешт до последнего солдата.

При овладении венгерской столицей маршал Малиновский проявил себя как выдающийся полководец. 17 января советские войска расчленили вражескую оборону в Пеште на три части. На следующий день почти 100-тысячная группировка оборонявшихся перестала существовать. В плен сдались около 63 тысяч солдат и офицеров. Однако на противоположном берегу Дуная — в западной части венгерской столицы Буде — сражение продолжалось до 13 февраля. Многие отличившиеся полки и дивизии получили почётное наименование Будапештских. В боях за город приняли участие и венгерские добровольцы-антифашисты.

Наступил заключительный этап Великой Отечественной войны. Фронт маршала Малиновского окончательно разгромил неприятельские силы на венгерской территории и в восточной части Австрии. Вновь два фронта — 2-й и 3-й Украинские — успешно провели Венскую операцию. Немецким частям не помогли оборонительные рубежи, созданные на восточных границах Австрии, в предгорьях Австрийских Альп.

5 апреля советские дивизии вышли на ближние подступы к Вене и завязали ожесточённые бои. В целях сохранения города от разрушения и спасения его жителей советские войска не стали штурмовать Вену, а обошли её с юга, севера и запада. 13 апреля австрийская столица была освобождена, советские войска очистили от немецко-фашистских войск значительную часть соседней Чехословакии. Успешно проведённая Венская операция ускорила капитуляцию германских войск в Северной Италии.

26 апреля 1945 года маршал Малиновский был награждён высшим советским военным орденом «Победа».

Однако на этом Вторая мировая война для маршала Советского Союза Р.Я. Малиновского не закончилась. Вскоре полководец оказался на Дальнем Востоке. На Ялтинской конференции руководитель Советского государства И.В. Сталин заявил союзникам, что СССР объявит войну милитаристской Японии ровно через три месяца после её окончания в Европе, то есть 8 августа.

8 августа 1945 года японскому послу в Москве было вручено заявление для правительства Японии. В нём говорилось:

«После разгрома и капитуляции гитлеровской Германии Япония оказалась единственной великой державой, которая все ещё стоит за продолжение войны.

Требование трех держав — Соединённых Штатов Америки, Великобритании и Китая — от 26 июля сего года о безоговорочной капитуляции японских вооружённых сил было отклонено Японией…

Учитывая отказ Японии капитулировать, союзники обратились к Советскому правительству с предложением включиться в войну против японской агрессии и тем сократить сроки окончания войны,