В годы Великой Отечественной войны он последовательно возглавлял войска Воронежского, Юго-Западного и 1-го Украинского фронтов до своей гибели в 1944 году. 29 февраля 1944 года во время выезда в войска генерал армии Ватутин был тяжело ранен. Машина генерала попала в засаду, устроенную бандитами так называемой Украинской повстанческой армии, потомки которых до сих пор мутят воду на Майдане. Несмотря на усилия врачей, Н. Ф. Ватутин скончался от заражения крови в киевском госпитале 15 апреля 1944 года.

Маршал Советского Союза Г.К. Жуков так описал эту трагедию: "Н.Ф. Ватутин объезжал войска 60 армии. Впереди ехала охрана. Н.Ф. Ватутин был во второй машине вместе с членом Военного совета К. В. Крайнюковым и адъютантом. Въехав в одно из сел, машины попали под обстрел бандитско-диверсионной группы бандеровцев. Н.Ф. Ватутин, выскочив из машины, вместе с офицерами вступил в перестрелку, во время которой был ранен ". Рана оказалась смертельной.

На территории России и Украины Ватутину были установлены памятники и названы многочисленные географические объекты, начиная с городов и заканчивая переулками.

В боях в районе города наши войска нанесли крупное поражение 9 немецкой армии генерал-полковника Штрауса, разгромив 86, 110, 129, 161, 162 и 251 пехотные дивизии, входившие в состав этой армии. На следующий день Совинформбюро сообщило: «В боях за город Калинин отличились войска генерал-лейтенанта т. МАСЛЕННИКОВА и генерал-майора т. ЮШКЕВИЧА».

Черчилль обратился с жалостливым посланием к СТАЛИНУ, в котором, в частности, писал: «На Западе идут очень тяжелые бои... Я буду благодарен, если Вы сможете сообщить мне, можем ли мы рассчитывать на крупное русское наступление на фронте Вислы или где-нибудь в другом месте в течение января...»
12 января, ранее намеченного срока, чтобы спасти «союзничков», Красная Армия перешла в наступление на широком фронте от Балтийского моря до Карпат. Командующий немецкими силами на Западе генерал-фельдмаршал Г. Рунштедт был вынужден снять с Западного фронта 6-ю танковую армию СС, а затем еще 16 дивизий и отправить их на советско-германский фронт.