На ахтырском и харьковском направлениях события развивались следующим образом. Утром 18 августа фон Манштейн силами двух танковых и двух моторизованных дивизий и отдельным танковым батальоном, оснащенным танками «Тигр» и «Пантера», нанес новый удар из района Ахтырки. Им удалось прорвать оборону войск 27-й армии. Одновременно из района южнее Краснокутска дивизия «Totenkopf» нанесла удар на Каплуновку. Попытка командующего Воронежским фронтом генерала армии Ватутина контрударом разгромить ахтырскую группировку противника успеха не имела. Ему удалось остановить наступление войск фронта, а на некоторых участках и потеснить их. После вмешательства Сталина представитель Ставки ВГК маршал Жуков и командующий Воронежским фронтом приняли меры к локализации прорыва ахтырской группировки противника. В сражение были введены 4-я гвардейская армия с 3-м гвардейским танковым корпусом и 47-я армия с 3-м гвардейским механизированным корпусом. Они во взаимодействии с войсками 27-й и 6-й гвардейской армий, 2-м и 10-м танковыми корпусами к 27 августа разгромили ахтырскую группировку фон Манштейна и развернули наступление к Днепру.
В то время как фон Манштейн наносил удар из района Ахтырки, командующий Степным фронтом генерал-полковник Конев предпринял новое наступление на Харьков. Замысел состоял в том, чтобы силами 53-й и 57-й армий более плотно охватить город с запада и юго-запада. Соединениям 53-й армии пришлось вести тяжелые бои северо-западнее Харькова за очищение лесного массива. Наступление 299-й и 84-й стрелковых дивизий этой армии на северную опушку леса не увенчалось успехом. Тогда генерал-полковник Конев вместе с командующим армией генералом И.М. Манагаровым принял решение: ночной атакой пробить оборону противника и овладеть лесом. Вся артиллерия дивизий, часть армейской артиллерии и танки были выдвинуты на огневые позиции для стрельбы прямой наводкой. После мощного огневого налета части 299-й и 84-й стрелковых дивизий сломили сопротивление противника и овладели лесным массивом. Из резерва в сражение была введена 252-я стрелковая дивизия, которая во взаимодействии с 299-й и 84-й стрелковыми дивизиями к утру 19 августа очистила лесной массив, а затем завязала бои за село Пересечная и переправы через р. Уда.
Части 18-го танкового и 5-го гвардейского Зимовниковского механизированного корпусов 5-й гвардейской танковой армии, ломая сопротивление противника, к исходу дня 22 августа освободили Коротич. Одновременно танковые бригады 57-й армии вышли на рубеж Безлюдовка и южнее, охватив харьковскую группировку врага с юго-востока. Она оказалась под угрозой полного окружения. В ее распоряжении остались лишь одна железная и одна шоссейная дороги, да и те были под постоянными ударами 5-й воздушной армии. Одновременно сосед справа – 5-я гвардейская армия, тесно взаимодействуя с 53-й армией, наступала западнее Харькова.
Бесперспективность дальнейшей борьбы за Харьков, опасность окружения харьковской группировки были настолько очевидны, что единственным шансом на ее спасение от полного истребления оставалось быстрое отступление на юг. Во второй половине дня 22 августа фон Манштейн был вынужден начать отвод своих войск из района Харькова. Однако Гитлер потребовал удержать город, снова подчеркивая, что его падение могло неблагоприятно сказаться на позиции Турции и Болгарии. Но командующий группой армий «Юг» был непреклонен в своем решении. В своих мемуарах он подчеркивал: