Впервые, генерал прославился в битве под Москвой.
Сталинградская битва. Наступление на немецкие позиции в Сталинграде началось в 6 часов 30 минут утра 19 ноября 1942 года артиллерийской подготовкой на широком фронте к северу от Сталинградского выступа; через два часа двинулись пехота и танки. Из-за плохой погоды к помощи авиации прибегали мало. За три дня войска под командованием генерала Ватутина продвинулась приблизительно на 125 км, разгромив в ходе наступления 3 - ю румынскую армию и несколько немецких частей, спешно посланных для спасения союзников.
Несмотря на сильное сопротивление немецких, а также некоторых румынских частей, войска Юго-Западного фронта под командованием Ватутина достигли 22 ноября г. Калача (на Дону) и там встретились с войсками генерала Еременко. Офицеры штаба Николая Фёдоровича Ватутина во время битвы за Сталинград говорили, что "их командир ужасно утомлён - по меньшей мере две недели ему не удавалось как следует выспаться. Он всё время тёр глаза и то и дело впадал в дремоту. Однако при всём том он выглядел очень крепким и решительным и настроение у него было в высшей степени оптимистическим". Умел Сталин подбирать кадры для боёв на фронтах Великой Отечественной войны.
Войска Ватутина и Голикова продолжали успешно продвигаться с севера в глубь бассейна Дона. Они разгромили остатки 3 - й румынской армии, 8 - й итальянской армии и вышибли с занимаемых позиций ударную группу немецких войск, которая намеревалась осуществить прорыв к Сталинграду. Потом, после войны Италия обвинила Советских Союз в том, что тысячи и тысячи итальянских военнопленных не вернулись на родину: якобы всех уничтожили в лагерях НКВД.
Войска Юго-Западного фронта под командованием Ватутина освободили крупный промышленный центр Луганск. После занятия Харькова войска Голикова и Ватутина продолжали наступать, и с захватом Павлограда 17 февраля уже близко подошли к Днепру.; оставалось каких-нибудь 36 км.
Курская битва. В приказе Сталина от 24 июля генералам Рокоссовскому, Ватутину и Попову было объявлено о "полной ликвидации летнего наступления немцев" и возвращения всей территории, занятой немцами после 5 июля.
Украина. С июля по ноябрь 1943 года Красная Армия делает блестящие успехи, ведя наступление на Украине. Двадцать третьего августа войска генерала Ватутина (Воронежский фронт) при поддержке войск Степного и Юго-Западного фронтов взяли город Харьков.
Праздник годовщины Октябрьской революции, отмеченный грандиозным салютом в ознаменование освобождения Киева войсками генерала Ватутина, проходил в весьма радостной атмосфере.
1 марта 1944 года генерал Ватутин был смертельно ранен при обстреле его машины бандой украинских националистов. 15 апреля 1965 года Николаю Фёдоровичу Ватутину было присвоено звание Героя Советского Союза - посмертно.
