В тяжелейших боях при отходе наших войск на восток, артиллеристы бригады и их командир делали максимум возможного для решения стоящих задач. В них ярко раскрылись незаурядные организаторские способности, большое личное мужество и отвага Митрофана Ивановича.
Вскоре талантливого командира выдвинули на должность начальника артиллерии 18-ой армии, затем - командующего артиллерией 37-ой и 56-ой армий.
В марте 1942 года Неделину присвоили звание генерал - майора артиллерии, в июле 1943 года Митрофана Ивановича назначили командующим артиллерии, заместителем командующего войсками Юго - Западного фронта. Начался качественно новый этап его боевой деятельности. Впереди его ждали крупные операции.
Первая из них стала Донбасская, проведенная с 13 августа по 22 сентября 1943 года. Нелегко пришлось молодому командующему артиллерией фронта. Но он умело опирался на свой штаб, проявляя инициативу и творчество, показывая твердую волю и большую настойчивость в решении поставленных задач. Новая должность оказалась ему по плечу. Признанием этого стало присвоение Неделину в сентябре 1943 года звания генерал - лейтенанта и награждение полководческим орденом Кутузова I степени.
Новой вехой в становлении Митрофана Ивановича как военачальника крупного масштаба стала Запорожская операция в октябре 1943 года. А в феврале 1944 года войска 3-го Украинского фронта (так в октябре 1943 года стал именоваться Юго-Западный) сыграли ведущую роль в успешном осуществлении вместе с войсками 4-го Украинского фронта Никольско-Криворожской операции. К ее началу фронт имел в своем составе 119 артиллерийских и минометных полков, гаубичную бригаду большой мощности и две гвардейские минометные бригады. Но если превосходство в артиллерии было на стороне советских войск, то в танках — у противника. Обстановка усложнялась бездорожьем и весенней распутицей. Снаряды и мины приходилось доставлять нередко вручную. Но советские солдаты преодолели все трудности. 8 февраля был освобожден Никополь, а 22 февраля — Кривой Рог. Значительный вклад внесли в эту победу артиллеристы. В середине 1944 года М. И. Неделина наградили орденом Суворова I степени, а в апреле ему было присвоено звание генерал-полковника.
При подготовке каждой операции Неделин умел находить что-то новое, неожиданное. Он смело шел на риск. Но это был всегда риск глубоко обоснованный.
Звание Героя Советского Союза М.И. Неделину присвоили в конце апреля 1945 года. Меньше двух недель оставалось до победного завершения войны. В проведенных двух труднейших операциях - Балатонской оборонительной и Венской наступательной, безусловно, немалым был вклад командующего артиллерией фронта. Но присвоение Митрофану Ивановичу звания Героя имело широкий смысл. Оно как бы венчало весь его славный ратный путь служению народа, служению Отечества.