Образован на юго-западном направлении 20 октября 1943 года на основании приказа Ставки ВГК от 16 октября 1943 года путём переименования Южного фронта. Включал 2-ю и 3-ю гвардейские, 5-ю ударную, 28-ю, 44-ю, 51-ю и 8-ю воздушную армии. В последующем в него входили Приморская и 4-я воздушная армии.

В конце октября — начале ноября 1943 года войска 4-го Украинского фронта завершили Мелитопольскую операцию, в ходе которой продвинулись до 300 км, выйдя к низовью Днепра и Перекопскому перешейку.

В ходе стратегического наступления на Правобережной Украине зимой 1943—1944 годов они своим правым крылом в январе — феврале 1944 года участвовали в Никопольско-Криворожской операции. Во взаимодействии с 3-м Украинским фронтом ликвидировали никопольский плацдарм противника на Днепре.

В апреле — мае 1944 года войска 4-го Украинского фронта и Отдельной Приморской армии во взаимодействии с Черноморским флотом и Азовской военной флотилией осуществили Крымскую стратегическую операцию, разгромив почти 200-тысячную группировку противника и освободив Крым.

31 мая 1944 года на основании директивы Ставки ВГК от 16 мая 1944 года 4-й Украинский фронт был упразднён, а его полевое управление с частями обслуживания и тыловыми учреждениями выведено в резерв Ставки ВГК.

6 августа 1944 года был воссоздан на основании приказа Ставки ВГК от 30 июля 1944 года в составе 1-й гвардейской, 18-й и 8-й воздушной армий. В последующем в состав фронта в разное время входили 38-я и 60-я армии.

В сентябре — октябре 1944 года войска 4-го Украинского фронта во взаимодействии с 1-м Украинским фронтом участвовали в Восточно-Карпатской стратегической операции, в ходе которой была освобождена Закарпатская Украина и часть территории Чехословакии, оказана помощь Словацкому национальному восстанию.

В январе — феврале 1945 года войска 4-го Украинского фронта во взаимодействии с войсками 2-го Украинского фронта осуществили Западно-Карпатскую стратегическую операцию, освободили южные районы Польши и значительную часть Чехословакии. Ударом южнее Кракова фронт обеспечил с юга наступление советских войск на варшавско-берлинском направлении.

В марте — начале мая войска фронта в результате Моравско-Остравской наступательной операции очистили от немецких захватчиков Моравско-Остравский промышленный район и создали условия для продвижения в центральную часть Чехословакии. Затем они участвовали в Пражской стратегической операции, в результате которой была полностью освобождена территория Чехословакии.

25 августа 1945 года на основании приказа НКО СССР от 9 июля 1945 года фронт расформирован, его полевое управление обращено на формирование Прикарпатского военного округа.

В составе 4-го Украинского фронта 8-я Воздушная Армия участвовала в операциях:

• Ростовская наступательная операция — с 5 февраля 1943 года по 18 февраля 1943 года.
• Миусская операция (Наступательная операция на реке Миус) — с 17 июля 1943 года по 27 июля 1943 года
• Миусско-Мариупольская наступательная операция — с 18 августа 1943 года по 22 сентября 1943 года (Донбасская стратегическая наступательная операция)
• Мелитопольская наступательная операция — с 26 сентября 1943 года по 5 ноября 1943 года (Нижнеднепровская стратегическая наступательная операция).
• Никопольско-Криворожская наступательная операция — с 30 января 1944 года по 29 февраля 1944 года (Днепровско-Карпатская стратегическая наступательная операция).
• Перекопско-Севастопольская наступательная операция — с 8 апреля 1944 года по 12 мая 1944 года (Крымская стратегическая наступательная операция).
• Карпатско-Ужгородская наступательная операция — с 9 сентября 1944 года по 28 октября 1944 года (Восточно-Карпатская стратегическая наступательная операция)
• Кошицко-Попрадская наступательная операция — с 12 января 1945 года по 28 января 1945 года (Западно-Карпатская стратегическая наступательная операция).
• Бельская наступательная операция — с 29 января 1945 года по 18 февраля 1945 года.
• Плешевец-Брезновская наступательная операция — с 12 января 1945 года по 18 февраля 1945 года.
• Оломоуцкая наступательная операция — с 6 мая 1945 года по 9 мая 1945 года.
• Карпатско-Ужгородская наступательная операция — с 9 сентября 1944 года по 28 октября 1944 года (Восточно-Карпатская стратегическая наступательная операция)
• Кошицко-Попрадская наступательная операция — с 12 января 1945 года по 28 января 1945 года (Западно-Карпатская стратегическая наступательная операция).
• Бельская наступательная операция — с 29 января 1945 года по 18 февраля 1945 года.
• Плешевец-Брезновская наступательная операция — с 12 января 1945 года по 18 февраля 1945 года.
• Оломоуцкая наступательная операция — с 6 мая 1945 года по 9 мая 1945 года.
• Моравско-Остравская наступательная операция — с 10 марта 1945 года по 5 мая 1945 года.
• Пражская операция — с 5 мая 1945 года по 12 мая 1945 года.