19 февраля состоялась новая беседа, на которую был приглашен также командующий группой армий «А» генерал-фельдмаршал фон Клейст. Он заявил, что сможет отдать больше сил для укрепления группы армий «Юг». Вечером Гитлер покинул Запорожье. Фон Манштейн, после завершения переговоров с фюрером, подписал приказ о переходе 4-й танковой армии в контрнаступление на противника, наносившего удар через рубеж Перещепино, Павлоград, Гришино с целью отсечения войск группы армий «Юг» от Днепра.
Утром 19 февраля войска 4-й танковой армии нанесли контрудар по правому крылу Юго-Западного фронта, войска которого были вынуждены перейти к обороне. Для развития наступления 6-й армии командующий фронтом генерал Ватутин ввел в сражение 1-й гвардейский танковый и 25-й танковые корпуса, прибывшие в район Павлограда из резерва Ставки ВГК. 1-й гвардейский танковый корпус главными силами овладел 20 февраля Хорошевым (10 км северо-западнее Синельниково) и развернул наступление на Днепропетровск. Его 16-я гвардейская танковая бригада совместно с 267-й стрелковой дивизией 6-й армии заняла Новомосковск. Однако в ночь на 20 февраля 2-й танковый корпус СС из района Краснограда нанес удар в южном направлении, прошел по тылам 6-й армии и овладел Павлоградом. Утром 22 февраля из района Чаплино на Павлоград в наступление перешел 48-й танковый корпус противника. К этому времени части 25-го танкового корпуса вышли в район, находившийся в 10–12 км северо-восточнее Запорожья. На этом наступательные возможности 1-го гвардейского и 25-го танковых корпусов были исчерпаны. Они, испытывая недостаток в горючем и боеприпасах, вынуждены были отойти за р. Северский Донец.
Части 2-го и 2-го гвардейского танковых корпусов, продвигаясь в юго-западном направлении, утром 21 февраля вышли в район Штеровки. Здесь они встретили упорное сопротивление противника, в том числе 17-й танковой дивизии, переброшенной из района Ростова. 23-й танковый корпус нанес удар в юго-западном направлении, овладел Ровеньками и 24 февраля подошел к Красному Лучу. В связи с тем, что в корпусах осталось мало исправных танков, они с подходом стрелковых дивизий были выведены в резерв фронта. Подвижная группа Юго-Западного фронта также оказалась в тяжелом положении. К исходу дня 21 февраля в ее составе осталось всего 40 исправных танков. Фон Манштейн, перебросив 6-ю танковую и несколько пехотных дивизий, утром 22 февраля после мощной авиационной подготовки предпринял контрнаступление. В результате к началу марта подвижная группа Юго-Западного фронта вынуждена была отойти на левый берег Северского Донца.
Отход войск Юго-Западного фронта значительно ухудшил положение Воронежского фронта, проводившего своим левым крылом (40-я, 69-я, 3-я танковая армии) Харьковскую наступательную операцию. Утром 15 февраля они начали штурм Харькова, который удерживал 2-й танковый корпус СС, имевший 200 танков. Преодолевая яростное сопротивление эсэсовцев, соединения 3-й танковой и 69-й армий прорвали внутренний обвод и проникли в город, а 5-й гвардейский танковый корпус совместно с 340-й стрелковой дивизией ворвался на его западную окраину. Видя бесперспективность сопротивления и опасаясь окружения, 2-й танковый корпус СС начал отходить в юго-западном направлении. К 12 часам 16 февраля Харьков был полностью очищен от врага.
После освобождения Харькова 3-я танковая армия (110 танков) и 69-я армия получили задачу наступать на Полтаву, а остальные силы Воронежского фронта – на запад. Войска 3-й танковой армии, преодолевая сопротивление арьергардов противника, медленно продвигались на запад, осуществляя одновременно перегруппировку для планировавшегося наступления на Полтаву. 12-й танковый корпус, несмотря на ожесточенное сопротивление противника, совместно с 25-й гвардейской стрелковой дивизией и частью сил 305-й стрелковой дивизии 69-й армии 25 февраля овладел Валками. 27 февраля танковые корпуса 3-й танковой армии вышли к Варваровке, где не смогли преодолеть сопротивление врага. Тогда было принято решение овладеть Красноградом ударом с востока. 15-й танковый корпус (19 танков) занял Кегичевку, сюда же 28 февраля вышел и 12-й танковый корпус (20 танков). Здесь танковые соединения вынуждены были ожидать транспорт с горючим.
Однако к этому времени обстановка резко изменилась. Фон Манштейн, перегруппировав свои войска, сосредоточил в районе юго-западнее Харькова сильную группировку в составе 4-й танковой армии и оперативной группы генерала В. Кемпфа [273]. Она превосходила войска левого крыла Воронежского фронта в личном составе в 2 раза, в артиллерии – в 2,6, в танках – в 11,4, а в самолетах – более чем в 3 раза.