На следующий день войска 28-й армии вышли к южной окраине Мелитополя. Теперь Толбухин перенес на это направление главные усилия войск фронта. 23 октября был взят Мелитополь, а через три дня противник начал отступать и на других участках. Преследуя гитлеровцев, войска фронта в начале ноября вышли к низовьям Днепра и захватили плацдарм в Крыму, на южном берегу Сиваша.
Будучи человеком с творческим складом характера, инициативным и энергичным, Бирюзов стал ближайшим помощником командующего фронтом, умело и решительно претворял его замыслы в боевые дела войск. Маршал Советского Союза Василевский, в годы войны неоднократно бывавший представителем Ставки на фронтах, которыми командовал Толбухин, писал о Бирюзове в своей книге "Дело всей жизни": "Решительный и волевой, требовательный и при необходимости суровый военачальник, он хорошо дополнял мягкого и сдержанного Ф. И. Толбухина... На мой взгляд, их боевое содружество и совместная деятельность во фронтовом руководстве являются примером едва ли не идеально удачного сочетания качеств двух крупных военачальников".
Когда 3 ноября 1943 года командующий и начальник штаба 4-го Украинского фронта (так с 20 октября стал именоваться прежний Южный фронт) ознакомились с телеграммой генерала И. Д. Васильева, им не потребовалось много слов, чтобы правильно оценить сложившуюся ситуацию и принять нужные меры.
Командир 19-го танкового корпуса сообщал, что после того, как его танкисты с ходу преодолели Турецкий вал, издревле бывший грозным препятствием на пути в Крым, и устремились на Армянск, вместе с ними оказался только один кавполк из кавкорпуса Кириченко. В результате противник, имевший в Армянске крупный гарнизон, начал оказывать сильное противодействие героически сражавшимся танкистам. Но закрепить достигнутый ими успех было некому. Танковый корпус оказался в тяжелом положении, его части понесли большие потери, был ранен и сам командир корпуса. Однако он решил удерживать занятый район и просил командование фронта только об одном - быстрее оказать ему помощь.
Конечно же, и Толбухин, и Бирюзов, как только узнали о прорыве 19-го корпуса через Турецкий вал, приняли все меры, чтобы усилить Васильева и расширить прорыв, но кавалерийский корпус Кириченко почему-то запаздывал. Теперь в связи с телеграммой Федор Иванович сразу же попросил Сергея Семеновича немедленно сообщить Васильеву, что основные силы 4-го гвардейского Кубанского кавкорпуса, а также передовые части 51-й армии уже подходят к Перекопу. Одновременно он поручил ему лично туда выехать, чтобы разобраться в обстановке на месте, там, у Турецкого вала, и быстрее протолкнуть кавалеристов и стрелковые дивизии в Крым, на помощь Васильеву. Начальник штаба фронта выехал немедленно.
Прибыв на Перекоп, он узнал, что танкисты Васильева полностью отрезаны от своих войск, а оставшийся узкий проход находится под сильнейшим обстрелом противника. Оценив обстановку, Бирюзов принял решение срочно расширить проход, чтобы можно было доставлять танкистам подкрепления и все необходимое, незамедлительно выяснить, какая обстановка у Васильева и сообщить ему, что помощь близка. Приказав немедленно организовать штурмовые группы для расширения пробитого танкистами коридора, Бирюзов послал своего адъютанта старшего лейтенанта Долину на машине к Васильеву. Через минуту машина с адъютантом на предельной скорости промчалась через Турецкий вал. Маневрируя среди воронок и разрывов, то скрываясь за клубами дыма, то вновь появляясь в поле зрения наблюдавших за ней Бирюзова и окружавших его офицеров, она наконец скрылась за валом. Потянулись тягостные минуты ожидания. Орудия и минометы противника, обстреливавшие проход через вал, затихли. Но ненадолго. Вскоре вновь загрохотала вражеская артиллерия, и на гребне вала показалась наша машина, мчавшаяся назад. Казалось, что вот-вот ее накроет вражеский снаряд, но, благополучно миновав опасности, Долина в пыли, синяках и кровоподтеках подъехал к наблюдательному пункту и вручил Бирюзову карту с подробной обстановкой и положением частей 19-го танкового корпуса.
