Части 126-й стрелковой дивизии под командованием полковника А. И. Казарцева и 271-й стрелковой дивизии полковника И. П. Говорова после удара с севера и юга вошли в Горловку и вскоре полностью очистили город от противника. Приказом Верховного главнокомандующего этим двум дивизиям было присвоено почетное наименование «Горловские».
А награждать было за что: мало того что операция по освобождению города была проведена в невероятно краткие сроки (на центральные улицы наши войска ворвались приблизительно в 12 часов дня, а в 19.00 271-я дивизия уже полностью овладела городом), — к тому же в результате ее были захвачены 59 вагонов военных грузов, батарея шестиствольных минометов, радиостанция, два склада горючего, автомашины, мотоциклы, тягачи. Бойцы дивизии участвовали в освобождении узников лагеря военнопленных. Об этом эпизоде в своих воспоминаниях пишет сержант А. Айвазянц: «Военнопленные выбегали навстречу на костылях, опираясь друг на друга. У некоторых еще молодых парней головы покрывала седина, будто им за пятьдесят. Мы… отдавали им хлеб, сухари, сахар».
Развивая успех на юго-запад от Горловки и Енакиева, войска правого фланга армии заняли ряд крупных населенных пунктов вблизи Макеевки. Одновременно усилились атаки частей 3-го гвардейского стрелкового корпуса, которым командовал генерал А. И. Белов, непосредственно на Макеевку. В ночь на 6 сентября передовые отряды 96-й, 54 и 50-й гвардейских стрелковых дивизий численностью каждый 100–120 автоматчиков, усиленные двумя-тремя противотанковыми орудиями, взводом противотанковых ружей, обошли укрепления противника и к рассвету вышли в район юго-западнее Макеевки и оседлали шоссе, идущее на Сталино. Смелыми и решительными действиями передовые отряды в тылу противника отвлекли на себя его резервы и создали впечатление окружения. В это время вступили в бой главные силы корпуса и части 301-й стрелковой дивизии соседнего 9-го стрелкового корпуса генерала И. П. Рослого. В результате одновременного удара с севера и юга сопротивление врага было сломлено. К исходу 6 сентября город был освобожден. При этом особенно отличились воины 54-й гвардейской стрелковой дивизии генерала М. М. Данилова, получившей наименование «Макеевская».
Овладев Макеевкой, соединения 5-й ударной армии продолжали двигаться вперед. К утру 7 сентября передовые отряды завязали бой на восточной окраине Сталина и на северных подступах к городу. Вечером части 230-й стрелковой дивизии, которой командовал полковник А. А. Украинский, и 301-й стрелковой дивизии полковника B. C. Антонова вступили в северный пригород Сталина. Одновременно 50-я гвардейская стрелковая дивизия полковника А. С. Владычанского заняла юго-восточную часть города.
Ночью сопротивление врага было окончательно сломлено.
Таким образом, в боях за освобождение областного центра приняли участие восемь дивизий армии:
— 4-я гвардейская стрелковая дивизия освобождала кварталы Путиловки и Куйбышевского района;
— 320-я стрелковая дивизия — район Гладковки;
— 301-я стрелковая дивизия действовала на территории Студгородка;
— 50-я и 54-я гвардейская стрелковые дивизии наступали вдоль Макшоссе;
— 96-я гвардейская стрелковая дивизия освобождала Мушкетово (во втором эшелоне шли части 99-й стрелковой дивизии).
Однако в деле освобождения города есть некоторые моменты, по поводу которых историки до сих пор ломают копья. Дело в том, что освобождение областного центра — города, носящего имя Сталина, сулило серьезные награды командирам, чьи части в этом участвовали. Поэтому командование 2-й гвардейской армии откровенно пошло на искажение реальных событий. Если до 5 сентября еще была надежда, что город будет в полосе наступления армии, то поворот 5-й ударной армии после взятия Макеевки окончательно похоронил эти радужные надежды. Тогда командующий 2-й гвардейской издал ряд приказов и распоряжений о наступлении на город. Так, из остатков 87-й гвардейской стрелковой дивизии, которая на тот момент находилась южнее Иловайска, был сформирован сводный отряд численностью около 200 человек при 8 автомобилях с задачей первыми ворваться в Сталино.