12 июля 1943 года, после того как ударные группировки вермахта, предпринявшие в ходе операции «Цитадель» наступление с Орловского плацдарма, были измотаны в оборонительном сражении, войска Брянского фронта, включая 11-ю гвардейскую армию, начали Орловскую операцию. Фланговый удар армии Баграмяна оказался неожиданным для противника. За два первых дня операции её войска вклинились в немецкую оборону более чем на 25 км и устремились на юг. Чтобы остановить наступающих, немецкое командование приступило к переброске своих войск с оборонительных участков восточнее и южнее Орла. В результате темп наступления Брянского фронта возрос, а войска Центрального фронта также успешно начали продвижение на орловском направлении. 29 июля советские войска заняли Болхов, а 5 августа был полностью очищен от противника Орёл.За проведение Орловской операции 27 августа 1943 года Баграмян был награждён орденом Суворова I степени, в тот же день ему было присвоено звание генерал-полковника.