К утру 7 августа 6-й тк 1-й ТА в полном составе (6-я мсбр, блокировавшая Томаровку, присоединилась к корпусу в ночь с 5 на 6 августа) достиг окраин Богодухова – ближайшей оперативной цели наступления, выполнив таким образом поставленную перед 1-й ТА задачу. Согласно приказу командующего 1-й ТА, к 15 часам 7 августа генерал Гетман организовал штурм Богодухова, задействовав для этого 22-ю и 200-ю танковые бригады полковников Нила Веденичева и Николая Моргунова, а также 1461-й сап под командованием подполковника Григория Никулина (Григорий Елисеевич Никулин). Город, являвшийся важнейшей тыловой базой 4-й ТА вермахта, где находились армейские учреждения, склады, ремонтные мастерские, запасы горючего, боеприпасов и различных предметов снабжения, защищали только строительные, охранные и саперные подразделения немецких войск, а также тыловые службы. Штаб 4-й ТА накануне покинул Богодухов – всего через четверо суток после начала сражения, так что, по-видимому, генералам Готу и Фангору вновь, как и под Сталинградом, пришлось поторопиться с отъездом, чтобы уйти от русских танков. После двухчасового боя остатки германского гарнизона, опасаясь окружения, отступили из города на юг, и к 18 часам 7 августа советские войска полностью овладели Богодуховом[775]. Однако воспользоваться основными захваченными в городе предметами снабжения – это были несколько эшелонов с продовольствием и 700 тонн горючего – практически не удалось (хотя, по сведениям генерала Гетмана, части 6-го тк успели заправить свои боевые машины), поскольку германская авиация оперативно нанесла по собственным складам и эшелонам ряд массированных бомбовых ударов[776].
Корпуса 5-й гв. ТА, ликвидировав опорные пункты немцев в Щетиновке и Уды, к исходу 7 августа продвинулись в целом на 90 км, овладев населенными пунктами Казачья Лопань и Золочев.
Поскольку сплошного фронта перед наступающими советскими войсками уже не было, 181-я тбр под командованием подполковника Вячеслава Пузырева, действуя в качестве передового отряда 18-го тк, в ночь с 6 на 7 августа по проселочной дороге вышла в тыл противника и к 4 часам утра скрытно достигла окраин Золочева – железнодорожной станции и важного узла грунтовых дорог. После короткого совещания с командным составом бригады подполковник Вячеслав Алексеевич Пузырев решил немедленно атаковать с ходу, ворваться в этот небольшой городок и овладеть им за счет внезапности и быстроты действий. Танковые роты вошли в город, двигаясь параллельно по всем основным улицам, однако полностью парализовать сопротивление противника и захватить населенный пункт за оставшееся ночное время им не удалось, а с рассветом немецкий гарнизон начал организовываться и постепенно усиливал противодействие. Пузырев по радио получил приказ командующего корпусом полковника Егорова удержаться в городе, поэтому танковая бригада ввязалась в ожесточенные уличные бои. Немцы воспользовались возможностью и по железной дороге быстро перебросили к Золочеву подкрепления, выделенные немецкой 3-й тд, основными силами выдвигавшейся в этот район от Харькова через Люботин[777]. Высадка подкреплений началась прямо на железнодорожной станции, поэтому для захвата станции был срочно направлен отряд под командованием заместителя начальника штаба бригады капитана Якова Вергуна. По советским данным[778], капитан Вергун со своим экипажем уничтожил в Золочеве более 200 немецких солдат и офицеров, колонну в 170 автомашин, 8 цистерн с горючим, 16 тягачей, 3 самоходные и 2 тяжелые пушки, 3 миномета, до 70 подвод с военным имуществом, подбил 4 и захватил исправными 2 танка, раздавил своим танком 5 станковых пулеметов и разгромил штаб противника, где уничтожил 1 генерала и 8 офицеров (за удачные действия в этом и предыдущих боях капитану Вергуну впоследствии было присвоено звание Героя Советского Союза). По-видимому, это в целом все безвозвратные потери, понесенные немцами в боях за Золочев, величина которых показывает те силы, которые участвовали в боевых действиях с германской стороны. Стремясь удержать город, являвшийся выгодным пунктом для развертывания 3-й тд, ее командир генерал Франц Вестховен (Franz Westhoven) в течение первой половины дня 7 августа стал подтягивать к Золочеву передовые отряды, включавшие небольшие группы танков и самоходных установок, а в район станции германское командование направило бронепоезд. Бригада Пузырева оказалась в критическом положении и была бы отрезана и окружена в городе, но ей на помощь успели подойти другие части 18-го тк, которые выбили гарнизоны противника из опорных пунктов в Щетиновке и Уды и вышли на командующие высоты севернее Золочева. Обнаружив подход главных сил 18-го тк, немцы отступили к югу, прикрыв отход арьергардами.
Тем не менее, по информации штаба 5-й гв. ТА[779], бои с частями 3-й тд немцев, которая подошла к Золочеву 6 августа, продолжались здесь вплоть до вечера 9 августа, когда противник окончательно оставил город.