1941年6月22日，德国法西斯发动对苏联的闪电攻击，苏德战争爆发。6月30日，瓦杜丁奉命调任保卫列宁格勒的西北方面军参谋长。当时列宁格勒正面临严重的威胁，西北方面军屡遭挫败，军心涣散，司令部也基本丧失工作能力。瓦杜丁沉着冷静地分析战况，整顿司令部，汇合溃散的兵力，使西北方面军的战斗力得到迅速恢复。他还亲自率领诺夫哥罗德苏军战役集群参加战斗，粉碎了德国曼斯坦因集团军对列宁格勒发动的数次突击，击退德军40余公里，使德军遭受了重大的损失。
1942年5月，瓦杜丁被任命为苏军副总参谋长，作为最高统帅部代表驻布良斯克方面军做了大量工作。7月初，德军渡过顿河，突入沃罗涅日，形势危急。瓦杜丁奉命出任沃罗涅日方面军司令。面对日益严峻的局势，瓦杜丁严格地执行最高统帅部第227号命令，严明军纪，整肃军容，严厉制裁破坏军纪者。他还撤换了一批不称职的指挥员，大胆启用那些作战勇敢的指挥员，致使沃罗涅日方面军士气大振，屡屡挫败德军的疯狂进攻。他在战斗中运用积极主动的策略，并从整个战争全局观念出发，配合其他战线军队的行动，牵制德军的兵力，阻扰德军向斯大林格勒和伏尔加河的进军步伐。瓦杜丁高超的用兵能力和纵览全局的战略观念取得了显著的成效，不仅制止了德军对沃罗涅日城的进攻，而且打乱了德军对斯大林格勒的进攻部署，受到了最高统帅部的高度评价。
然而强大的德*队逼近了斯大林格勒，艰苦卓绝的斯大林格勒保卫战开始了。10月22日，瓦杜丁调任西南方面军司令，指挥该方面军参加斯大林格勒保卫战。他直接参加了整个斯大林格勒进攻战役计划的制定工作。按照这一计划，斯大林格勒方面军在正面实行连续突击，西南方面军和顿河方面军则从侧翼发动强大突击。瓦杜丁为这一宏大作战计划的制定和实施付出了全部的理论知识和作战经验。月19日，瓦杜丁率西南方面军与顿河方面军一道发动强大的侧翼突击，实现了这一集团作战计划，从而使斯大林格勒战役转入*。瓦杜丁率部分两路从谢拉菲莫维奇和克列茨卡亚向罗马尼亚第3集团军发动突击，歼敌后又巧妙地占领了顿河桥，夺回卡拉奇市，23日与斯大林格勒方面军会师，切断了敌军的退路，形成了对保卢斯的德国第6集团军的包围。紧接着，瓦杜丁率部于12月16日协同沃罗涅日方面军左翼，在上马蒙地区到顿河中游一带对前来解救保卢斯部队的曼斯坦因顿河集团军群进行强大的攻击。他率部前出到德军托尔莫辛集团军后方，配合友邻方面军的正面攻击发动侧翼强攻，一举击退了曼斯坦因部队。此役成为结合正面突击，组织实施强大侧翼突击的典范，被称为“小土星”战役。它使得保卢斯的33万被围部队陷入绝望，于1943年2月2日全部投降。瓦杜丁率领西南方面军成功地解决了进攻战役中如何使用快速兵团发展胜利，以及结合正面进攻组织实施侧翼突击等问题，为斯大林格勒战役的最后胜利立下了汗马功劳。瓦杜丁因此而获得一级苏沃洛夫勋章，1943年2月12日升为大将，这时他年仅42岁。瓦杜丁深受汉尼拔的战略思想、苏沃洛夫的指挥天才、伏龙芝的英勇果断的影响，凭借聪颖的智慧和顽强的毅力，掌握了一整套战略学、战役法、战术学、工程学等知识，具备了深厚的军事理论素养，并在战争中获得丰富的指挥经验，从而使自己成为苏军中最年轻最有才干的高级将领之一。
斯大林格勒战役后，德军为夺回战略主动权，在库尔斯克一带发动了大规模的夏季攻势，企图利用占据库尔斯克突出部的有利态势，歼灭苏军中央方面军和沃罗涅日方面军。1943年3月，瓦杜丁再次担任沃罗涅日方面军司令，奉命防守库尔斯克突出部的南翼，消耗敌人的战斗力，再协同草原方面军和西南方面军右翼进行*。瓦杜丁深知要进行有准备的防御，消耗敌军的斗志，就必须了解敌军的作战企图和计划，充分了解德军的部署情况，才能使自己居于主动地位，立于不败之地。瓦杜丁利用一切可能利用的情况来分析了解自己的对手。因此，当7月4日下午德军炮轰苏军前线部队警戒线，并向北推进时，他准确地判断出这是德军有限的攻击，是为真正的总攻占据有利地形做准备的。他果断地命令警戒部队后撤，并从俘虏口中探明敌军将于5日凌晨3时发动总攻。这使他再一次获得了先机制敌的机会，断然决定抢在德军总攻之前先行攻击。5日凌晨2时20分，正当德军行将发起总攻的时候，密集的苏军炮火暴雨般从天而降，瓦杜丁指挥航空兵和炮兵对德军曼斯坦因部队进行了突然袭击。德军损失惨重，但仍仗着兵多器精，拼命向前推进。瓦杜丁率部顽强地抵挡着德军强大的攻势，迫使德军每天只能前进两三公里，且每前进一步就必须付出高昂的代价。德军原打算发动总攻后的第四天便可占领库尔斯克，岂知到了7月8日傍晚才抵达奥博扬城下。7月10日，苏联最高统帅部为了加强库尔斯克苏军的战斗实力，决定增派大本营预备队的第5近卫集团军、第5近卫坦克集团军和两个坦克军等装备优良的精锐部队增援库尔斯克战场，由瓦杜丁统一指挥。7月12日，双方在普罗霍罗夫卡地区遭遇，展开了第二次世界大战中规模最大的一次坦克遭遇战，双方1200辆坦克和自行火炮进行了殊死的搏斗，瓦杜丁率领苏军取得了决定性的胜利。他在这场战役中，指挥坦克部队成功地突破了德军的纵深梯次防御。他第一次指挥这样庞大的集团军群，便显示了他在运用坦克作为集团军快速集群和运用坦克集团军作为方面军快速集群方面高超的军事艺术和非凡的指挥才能。这次战役还显示出瓦杜丁极强的组织能力，他善于精确地协调诸兵种的行动，形成强大的突击力量，以雷霆万钧之势迅速摧毁敌军的作战能力。他的这些经验已成了现代战争指挥员的重要素养，他自己也获得了“闪电将军”的美称。
库尔斯克会战迫使德军放弃夺回战略主动权的企图，由战略进攻转入战略防御。月20日，瓦杜丁率领由沃罗涅日方面军改编的第1乌克兰方面军，乘胜攻击，展开了第聂伯河会战。他率部强渡第聂伯河，11月6日占领基辅。1944年1月至2月，他率部协同第2乌克兰方面军，在科尔松-舍甫琴科夫斯基合围了德军重兵集团，再一次表现出他在指挥方面军快速集群等方面的能力，使苏军获得了第聂伯河会战的胜利。
四将星陨落
苏军乘胜前进，德军一败涂地。正当全部国土行将解放，卫国战争行将最后胜利之际，1944年2月29日下午，瓦杜丁率警卫人员离开罗夫诺前往第60集团军检查工作。19时40分，在达米利亚蒂村附近遇见一伙匪徒骚扰村庄。当他停车查看时，不幸被匪徒击中腿部造成重伤。因流血过多，1944年4月15日在基辅医院失去了他宝贵的生命，年仅43岁。