1942年7月，巴格拉米扬任任西方面军第16集团军司令，指挥该集团军于1942年8月击退了德军集团的突击，1943年2—3月又实施进攻战役，突破了德军在日兹德拉以北的纵深梯次防御。因作战胜利，该集团军被命名为近卫第11集团军，在巴格拉米扬的领导下，集团军于1943年奥廖尔进攻战役中，向德军奥廖尔集团翼侧实施了深远突击，对布良斯克登陆场之敌实施了有效突击，歼灭了敌大量兵力，并强渡杰斯纳河。1943年11月，巴格拉米扬任波罗的海沿岸第1方面军司令。任职伊始，即实施了歼灭威胁其方面军右翼的敌戈罗多克集团的战役，围歼了敌人数个兵团，改善了方面军部队对维捷布斯克德军集团的战役态势。后在进行1944年白俄罗斯战役时，方面军利用这一战果，突破德军防御，从行进间强渡西德维纳河，协同白俄罗斯第3方面军所属兵团围歼了德军维捷布斯克集团。因方面军部队在白俄罗斯战役中的辉煌战果和表现的勇敢精神，巴格拉米扬被授予苏联英雄称号。在尔后的继续进攻中，波罗的海沿岸第1方面军又进抵波罗的海沿岸地区，以强击攻占了德军重要支撑点希奥利艾城，同时方面军右翼兵团前出至里加湾沿岸地带。1944年10月，方面军向梅梅尔方向突击，进抵波罗的海沿岸一带，切断了德军“北方”集团军群30多个师与东普鲁士的联系。