W grudniu 1943 roku został mianowany dowódcą 6 Gwardyjskiego Korpusu Strzeleckiego, którym dowodził aż do swojej śmierci na polu bitwy. Korpus działał w ramach 46. i 37 Armii 3 Frontu Ukraińskiego. Na tym stanowisku Kotow dowodził wojskami w operacjach ofensywnych: nikopolsko-krzyworoskiej, bieriezniegowato-snigiriowskiej, odeskiej i jasko-kiszyniowskiej.

Korpus Kotowa odniósł szczególne sukcesy podczas ofensywy jasko-kiszyniowskiej. W walkach toczących się od 20 do 31 sierpnia 1944 roku korpus przedarł się przez całą Mołdawię i dotarł do granicy z Rumunią, wziął do niewoli 15 900 jeńców i wyeliminował ponad 14 tysięcy żołnierzy wroga. Na początku września 1944 roku wziął udział w operacji bułgarskiej, podczas której przeszedł przez Bułgarię nie napotykając oporu. Na początku listopada 1944 roku korpus został przeniesiony do Jugosławii. 13 września 1944 roku Grigorijowi Kotowowi nadano stopień generała porucznika.

7 listopada 1944 roku zginął w rejonie jugosłowiańskiego miasta Nisz podczas omyłkowo przeprowadzonego ataku amerykańskich samolotów na radziecki konwój. Pośmiertnie został odznaczony Orderem Wojny Ojczyźnianej I stopnia.

Został pochowany na placu Rewolucji Październikowej w Odessie;