К утру 9 июля 11-й корпус имел боеспособными всего 63 КВ и английских «матильд», а также «до 60 малых Т-60» (к началу боев 24 КВ, 88 «матильд» и 69 Т-60). В авангарде атаки были «кэвэшки» 53-й бригады, но форсировать Сухую Верейку танки не смогли из-за сильного огня артиллерии и танков противника. За день боя 11-й корпус потерял 8 своих танков, отчитавшись об 11 подбитых у противника.
7-й танковый корпус перешел в атаку в 4.00 9 июля. Под прикрытием огня КВ 3-й гвардейской бригады Сухую Верейку форсировали несколько машин 19-й бригады. Однако из-за действия немецкой авиации, бомбившей боевые порядки корпуса в течение всего дня, навести переправы через реку не удалось.
Следует сказать, что 6–9 июля 1942 года 2-й танковый корпус в боях не участвовал — по распоряжению штаба фронта он находился в резерве.
С утра 10 июля корпуса продолжили наступление. В ходе боя 3-я гвардейская танковая бригада 7-го корпуса потеряла 5 КВ подбитыми, и еще 3 машины застряли в болоте. 11-й корпус доложил о 10 выведенных из строя машинах, но КВ среди них не значились.
В этот день командование, наконец, разрешило ввести в бой 2-й танковый корпус. В ходе атак он потерял 10 машин — 4 Т-34 и 6 КВ (4 «кэвешки» сгорели).
11 июля части 5-й танковой армии под непрерывной бомбежкой немецкой авиации медленно продвигались вперед, неся большие потери. 11-й корпус доложил о 21 потерянной машине, и к вечеру имел 13 боеспособных КВ и «матильд» и 6 Т-60. В 3-й гвардейской бригаде было подбито 2 КВ, которые удалось эвакуировать с поля боя. 2-й корпус потерял 16 машин, из них 6 КВ-1. Но нес потери и противник — только 2-й танковый корпус за день подбил и уничтожил 25 боевых машин, захватив один танк исправным.
12 июля, подтянув силы, немцы нанесли контрудар, атаковав 7 и 2-й танковые корпуса крупными силами пехоты и танков. Понесшие в предыдущих боях большие потери, части 5-й армии стали отходить, но на следующий день немецкое наступление на север удалось остановить. В течение двух следующих дней 5-я танковая армия вела бои на занимаемых рубежах, а 15 июля перешла в наступление. В результате к вечеру 16 июля удалось потеснить противника и занять оборону. Через два дня части 5-й танковой армии сменили стрелковыми соединениями и отвели в тыл.
По отчету штаба объединения, с 6 по 17 июля безвозвратные потери — 341 танк (из них 57 КВ). Это составило более половины от числа машин, имевшихся к началу боев.
По тяжелым бригадам ситуация была следующей. 148-я — из 26 КВ, имевшихся к 6 июля, все потеряны безвозвратно. 3-я гвардейская — из 33 числившихся к началу боев, 23 списаны как безвозвратные, 10 имелось в наличии, их них на ходу был только один, остальные требовали ремонта. 53-я бригада — из 24 КВ 8 потеряно безвозвратно, а из 16 оставшихся 9 машин требовали ремонта. Таким образом, наибольшие потери понесла 148-я бригада 2-го танкового корпуса, которая участвовала в боях меньше, чем другие бригады на КВ.
В ходе июльских боев отличился наводчик орудия танка КВ-1 из 3-й гвардейской тяжелой танковой бригады старшина А. С. Новоселов. В боях 7 июля 1942 года уничтожил 2 танка противника и 3 ПТО, а 19 июля на Малой Верейке — один танк и орудие. Впоследствии в начале сентября 1942 года под Сталинградом подбил еще 2 танка, орудие и 2 автомашины. За это Новоселов был награжден орденом Красного Знамени. Кстати, из наградного листа следует, что КВ Новоселова назывался «Невский».
В последних числах июня 1942 года в район Воронежа в спешном порядке перебрасывается новосформированный 18-й танковый корпус (180-я тяжелая, 181-я и 110-я танковые бригады, всего 181 боевая машина, из них 24 КВ-1). Части объединения формировались наспех, штаб не был полностью укомплектован, бригады не имели зенитных орудий и радиостанций, не хватало шоферов для автомашин.
В таком виде корпус сразу после разгрузки вводился в бой отдельными частями, действуя на фронте 78 километров. 5 июля в самый разгар боя на юго-западной окраине Воронежа, стрелковые части и артиллерия самовольно оставили позиции, и отошли на восточный берег реки Воронеж. Бригады корпуса в одиночку сдерживали части противника в юго-западной части города.