В октябре 1942 года из Москвы было получено распоряжение об откомандировании генерал-майора Нестеренко на Донской фронт. Но, по ходатайству командующего Черноморской группой войск генерала И. Е. Петрова и члена Военного совета Л. М. Кагановича, Нестеренко был оставлен на месте и до апреля 1943 года участвовал во всех операциях фронта, на всех направлениях и перевалах от Сочи до Новороссийска.
7 декабря 1942 года Нестеренко в 34 года было присвоено звание генерал-майора артиллерии. В апреле 1943 года его назначают командовать оперативной группой ГМЧ Брянского фронта (командующий фронтом — генерал-полковник М. А. Рейтер, начальник штаба — генерал-лейтенант Л. М. Сандалов, командующий артиллерией — генерал-майор артиллерии А. А. Гусаков). В июне 1943 года в командование Брянским фронтом вступил генерал-полковник М. М. Попов, а командующим артиллерией был назначен генерал-лейтенант артиллерии Н. В. Гавриленко.
В оперативную группу ГМЧ Брянского фронта под командованием Нестеренко входили: 2-я и 3-я гвардейские минометные дивизии (по три бригады в каждой) и 8-я отдельная бригада М-30, шесть отдельных гвардейских минометных полков М-13 (85, 93, 310, 311, 312, 313-й) и дивизион М-8. В каждой бригаде трехдивизионного состава имелось 288 пусковых станков, в дивизии — 864, которые одновременно могли выпустить 3456 снарядов М-30 общим весом 320 тонн. Вот какая огромная мощь (практически артиллерийский корпус прорыва) была в руках Нестеренко для контрнаступления против сильно укрепленной обороны немцев в Курской битве! К тому времени минометные дивизии и полки уже имели немалый боевой опыт — они участвовали в Сталинградской битве.
Полтора года немцы создавали Кривцовский узел обороны. 18 минут потребовалось нашим войскам, чтобы за огневым валом реактивных снарядов захватить его. Плотность разрывов достигала 30–50 на гектар. Оставшиеся в живых оглушенные и обезумевшие немцы бежали в нашу сторону с поднятыми руками и криками: «Гитлер капут!» По показаниям пленных, не уцелело ни одного блиндажа, ни одной огневой точки. До 80 процентов живой силы и вооружения было уничтожено.
5 августа Москва салютовала освободителям Орла и Белгорода в честь пяти фронтов, среди которых был и Брянский. 17 сентября в столице был устроен новый салют в честь освобождения Брянска и Бежицы. 310-й и 74-й ГМП получили наименование Бежицких. На Брянском фронте 28 августа 1943 года Алексей Иванович получил звание генерал-лейтенанта артиллерии и был награжден за боевые отличия двумя орденами Отечественной войны 1-й степени (18 мая и 27 августа 1943 года).
