1943年1月,他指挥近卫第3坦克军参加了阻击[[冯·曼斯坦因]]援军和解放[[顿河畔罗斯托夫]]的战斗。
他大胆地向红军装甲与机械化部队司令部和他大胆地向[[红军装甲与机械化部队]]司令部和[[最高统帅部大本营]]提出组建改革坦克集团军建制的建议,认为坦克集团军应完全由坦克兵组成,而不用包含步兵。这一提议得到了[[约·维·斯大林]]的赞同,罗特米斯特洛夫也被任命为第一支新式坦克集团军的司令员。
1943年2月22日,任[[近卫第5坦克集团军]]司令员。
1944年7月,他指挥近卫第5坦克集团军在[[维尔纽斯战役]]中以极高的代价消灭了那里的驻军,由于他的指挥失误,他被免去该集团军司令员的职务。
1944年8月,任红军装甲与机械化兵副司令员。1944年8月,任[[红军装甲与机械化兵]]副司令员。
战后,先后担任[[苏军驻德集群]]装甲与机械化兵司令员、[[远东军区]]装甲与机械化兵司令员。