Írj folytatást erre a bekezdésre - Május 14-én a 3. Gárdás Panzer Hadsereg vezérkari főnöke lett, és június 7-én a páncélos erők tábornoknagya lett. A hadsereg júliusban részt vett a Kutuzov hadműveletben a Bryansk Front részeként. Szeptembertől a hadsereg részt vett a Dnepr-i csata, a kijevi csata
, a Zhitomir Berdichev Offensive és a Proskurov Chernovitsy Offensive. A hadsereg vezérkarának főnöke, Mitrofanovot úgy értékelték, hogy "aktív szerepet játszott a hadműveletek tervezésében, biztosítva a hadsereg parancsnokának döntéseivel összhangban a erők megszakíthatatlan parancsnokságát és ellenőrzését", és "kiváló személyzeti oktatást és a műveleti művészet ismereteit". 1944 májusában hadseregparancsnoki helyettes lett, és júliusban a hadsereg 7. Gárdás Panzerosztagának parancsnokságát vette át, miután a parancsnoka megsebesült. Mitrofanov a Lvov-Sandomierz Offenzíva során sikeres támadásokat vezetett, amelyek során elfoglalta Gorodokot és Lvovot, és harcolt a Sandomierz hídfejéért. Bátorságáért és képességeiért ez a hadtest megkapta a Szúvorov-rendet.