К исходу дня 13 августа в центре оперативного построения войск Степного фронта удалось прорваться на северную окраину Харькова. Генерал-полковник Конев, убедившись, что войска 5-й гвардейской танковой армии завязли в боях за Богодухов, около двух часов ночи 14 августа приказал им перейти к обороне совместно с 32-м гвардейским стрелковым корпусом 5-й гвардейской армии. Одновременно к обороне перешла и 1-я танковая армия с 23-м гвардейским стрелковым корпусом 6-й гвардейской армии. Быстрый переход к обороне и умелое ее ведение позволили 5-й гвардейской танковой армии отразить контрудары противника. При этом армия в течение трех дней понесла сравнительно небольшие потери — всего 38 танков и САУ{320}.
Фон Манштейн после неудачных попыток прорвать оборону соединений первого эшелона 5-й гвардейской танковой армии принял решение обойти ее с левого фланга. 15 августа части дивизии СС «Рейх» прорвали оборону 13-й гвардейской стрелковой дивизии, оборонявшейся на левом фланге 5-й гвардейской танковой армии, и устремились в направлении Лозовая, Богодухов. Командующий армией генерал-лейтенант танковых войск Ротмистров в 10 часов 16 августа приказал общему резерву (53-й танковый полк) и артиллерийско-противотанковому резерву армии выдвинуться из Богодухова в район южнее Лозовой. К трем часам дня они прибыли в назначенный район, заняли оборону и, встретив противника огнем всех средств, остановили его продвижение. Своевременный маневр резервами во многом способствовал отказу фон Манштейна от дальнейших наступательных действий на этом направлении.
Командующий группой армий «Юг», потерпев неудачу в противоборстве с войсками Степного фронта, сумел утром 18 августа ударом подвижной группы (две танковые, две моторизованные дивизии, отдельный танковый батальон, оснащенный танками «Тигр» и «Пантера») из района Ахтырки остановить соединения Воронежского фронта, а в отдельных местах даже их потеснить назад. После вмешательства Сталина Маршал Советского Союза 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 противника и развернули наступление к Днепру.
В то время как фон Манштейн наносил удар из района Ахтырки, генерал-полковник Конев предпринял новое наступление на Харьков. Противник отчаянно сопротивлялся, сдерживая продвижение войск Степного фронта. Это вынудило Ивана Степановича вечером 18 августа принять решение о переходе к обороне в полосах 69-й и 7-й гвардейской армий. Учитывая, что соединения 53-й армии остановлены противником в лесном массиве на подступах северо-западнее Харькова, Конев приказал командарму генерал-лейтенанту И.М. Манагарову ночной атакой прорвать вражескую оборону 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 врага и овладели лесным массивом. Из резерва в сражение была введена 252-я стрелковая дивизия, которая быстро продвигалась через лес и во взаимодействии с 299-й и 84-й стрелковыми дивизиями к утру 19 августа, очистив лесной массив, развернула бои за село Пересечная и переправы через р. Уда. Освобожденный от врага лесной массив сыграл роль плацдарма в дальнейшей борьбе за Харьков.
По приказу командующего Степным фронтом войска 5-й гвардейской танковой армии должны были утром 21 августа возобновить наступление и окружить с юга харьковскую группировку противника, а частью сил занять переправы на р. Мерефа в районе Буды и Мерефа{321}. Но командующий армией не сумел должным образом организовать действия своих войск. Конев, будучи недоволен действиями командарма, потребовал от него не топтаться на месте, а собрать оба корпуса в кулак и наступать на Березовое{322}.
Выполняя приказ командующего Степным фронтом, 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 охватили 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.