Одновременно с триумфом на Волге наметился успех на Воронежском и Ростовском направлениях. 26 января Ставка ВГК в директиве войскам указывала: «Сопротивление противника в результате успешных действий наших войск на Воронежском, правом крыле Юго-Западного, Донском, Северо-Кавказском фронтах сломлено. Оборона противника прорвана на широком фронте. Отсутствие глубоких резервов вынуждает врага вводить подходящие соединения разрозненно и с ходу. Образовалось много пустых мест и участков, которые прикрываются отдельными небольшими отрядами. Правое крыло Юго-Западного фронта нависло над Донбассом, а захват Батайска приведет к изоляции кавказской группировки противника. Наступила благоприятная обстановка для окружения и уничтожения по частям донбасской, кавказской и черноморской группировок противника».
Вместе с первым орденом подполковник Маргелов получил повышение — его назначили начальником штаба 3-й гвардейской стрелковой дивизии.
Дивизия с боями продвигалась на Дубовское и Кутей-никово. Противник отходил. 13-й гвардейский корпус неотрывно преследовал его, сбивал арьергардные заставы и пытался навязать бой основным силам. Иногда это удавалось.
Северо-западнее Кутейникова батальоны 5-го гвардейского стрелкового полка, сбив заслоны, атаковали поселок Савельев, из которого не успели уйти немецкие обозы. Нач-штаба дивизии шел в боевых порядках полка с маузером в руке и подбадривал бойцов. Видя, что «батя» рядом, те короткими перебежками обгоняли его, стараясь хоть как-то прикрыть от пуль и осколков. И тут выяснилось: немцы, чтобы спасти положение, контратаковали тридцатью танками и пехотой до батальона. Вот танки появились в поле. Бойцы дрогнули, заметались, ища укрытие.
— Спокойно, ребята! Не ссать! Они там, в своих железных коробках, трясутся сильнее нашего! Бронебойщикам — занять позиции! Артиллеристы — к бою! Остальным приготовить гранаты! Огонь по пехоте открывать по моему сигналу!
В этом бою взвод 45-мм противотанковых пушек лейтенанта И. Стрельцова подбил четыре головных танка. Произошло это в первые же минуты боя и мгновенно переломило его ход в пользу наступавшего 5-го гвардейского полка.
Еще более ожесточенный бой вспыхнул при сходных обстоятельствах в районе хутора Братский. Немцы, чувствуя, что их подпирают, на этот раз контратаковали как во время большого наступления: двадцатью танками из района Ку-тейникова и пятьюдесятью — из района Иловайского. По предложению подполковника Маргелова боевые порядки наступающей 3-й гвардейской стрелковой дивизии были построены таким образом, чтобы в любой момент можно было встретить артиллерийским огнем и огнем пехотных средств танковую контратаку противника. Инициатива и изобретательность начальника штаба дивизии в совокупности с боевой выучкой, опытом и стойкостью гвардейцев принесли плоды в первом же встречном бою. Возле хутора Братский немцы оставили 24 своих танка и до трехсот трупов солдат и офицеров. Хутор очистили с ходу и двинулись дальше, как писал поэт «по дымному следу отступающего врага».
В бою за станицу Иловайскую погиб боевой товарищ Маргелова, командир 1-го батальона 9-го гвардейского стрелкового полка капитан А. П. Кондратец. Немцы укрепились в Иловайской основательно. Батальон провел несколько безуспешных атак и залег. Стало очевидным, что без предварительной подготовки станицу не взять даже полком. Маргелов по приказу командира дивизии прибыл в батальон. Выслушал доклад комбата, пробрался на ротные КП, осмотрел в бинокль позиции немцев, расположенные по внешнему обводу станицы.
Очередную атаку предприняли ночью. Без всякой артподготовки, скрытно, роты вплотную подошли к Иловайской и кинулись на головы противнику. Выбили его из обводной траншеи, завязали бой на окраинах хутора и начали постепенно продвигаться к центру. К утру Иловайская была полностью зачищена от противника. Маргелов приказал наступление на время прекратить, занять оборону и ждать. Шестое чувство не подвело. На рассвете немцы контратаковали танками и мотопехотой на бронетранспортерах с пулеметами.
— К бою! — пронеслось над окопами гвардейцев.
Захлопали бронебойки. Выждав момент, из укрытий ударила артиллерия. Десятки мин с истончающимся свистом улетели в поле, разрывая порядки наступавшей пехоты. Загорелись танки — первый, второй, третий, девятый, десятый…
Станицу Иловайскую 1-й батальон отстоял. Но в ходе боя смертью храбрых погиб капитан Кондратец. Посмертно, по ходатайству начальника штаба перед командиром дивизии, героя-комбата наградили орденом Отечественной войны 1-й степени.
Три месяца подполковник Маргелов исполнял обязанности начальника штаба 3-й гвардейской стрелковой дивизии. Когда генерал Цаликов был ранен, принял командование дивизией на себя.