Немецкое командование с большим упорством стремилось выполнить начальный этап кампании в двух операциях: на воронежском направлении (операция «Синяя») и кантемировском («Клаузевиц»). Вторая предполагала после захвата Воронежа повернуть 4-ю танковую армию Гота на Кантемировку и Миллерово, куда с юга, в ту же точку, на стык ЮЗФ и ЮФ, должна была прорваться 1 — я танковая армия Клейста. Таким образом, в огромный котел от Воронежа до Ростова попадали основные силы двух советских фронтов. Затем 6-я армия Паулюса с ходу должна была захватить Сталинград, а группа армий «А» двинуться на Кавказ.
Необходимо отметить, что прорыв немцев к Воронежу и на линию Дона стал возможным не только по причине превосходства врага на всем южном крыле. Причиной поражения советских войск явилось так же неправильное и просто неумелое руководство со стороны фронтового и армейского командований, которые еще не обладали достаточным опытом в проведении наступления и обороны с участием больших масс подвижных войск.
Командование Брянского фронта (Ф. Голиков, член военсовета И. Сусайков, начштаба М. Казаков) не смогло удовлетворительно поставить разведку и не имело оперативного анализа обстановки. Связь с войсками и управление постоянно терялись. Поэтому удары противника оказывались для руководства фронта внезапными, а собственные ударные силы (и весьма значительные), оставались порой в бездействии даже в переломные моменты боев. Так, танковые корпуса М. Катукова, Н. Фекленко, М. Павелкина, В. Мишулина, В. Баданова действовали несогласованно по времени и боевым задачам, при отражении наступления противника вводились в бой по частям (притом не столько для его уничтожения, сколько для «затыкания дыр» в обороне), управление ими не было организовано, командиры вели бои по своему усмотрению, боялись оторваться от пехоты, не были связаны с ней огневой артиллерийской поддержкой. Впервые сформированная 5-я танковая армия, переданная из резерва Ставки, вообще не получала задач и не вводилась в бой. Ставка, видя назревающую угрозу, срочно направила в Воронеж начальника Генштаба А. Василевского и усилила фронт резервами. Только после этого новыми организованными контрударами группа Вейхс была остановлена и хотя немцы в июле ворвались в Воронеж, но взять его полностью не смогли. Советские войска прочно удерживали за собой восточную часть города. Был создан Воронежский фронт (командующий Н. Ф. Ватутин).
Группа армий «Б» не выполнила основной задачи операции «Синяя», но достигнутый ею успех был значителен: оборона советских войск оказалась прорванной в полосе до 300 км и на глубину 150–170 км. Используя этот успех 6-я армия Паулюса, сбила с рубежа у Острогожска войска Юго-Западного фронта и двинулась в южном направлении вместе с 4-й танковой Гота, угрожая тылам обоих фронтов. К середине июля враг захватил по правому берегу Дона: Валуйки, Россошь, Богучар, Кантемировку, Миллерово. Одновременно 1-я танковая армия (группа армий «А»), как и предусматривалось планом «Клаузевиц», прорвалась к Кантемировке. Однако Ставка ВГК разгадала замысел противника и вовремя приняла решение об оставлении Донбасса и Ростова, приказав отвести советские войска от занесенных над ними бронированных «клешней»: Южный фронт на левый берег Дона, а Юго-Западный на линию по правому берегу Дона. Ударные группировки немцев замкнули в кольцо у Кантемировки — Миллерово уже пустое пространство. Гитлер был в гневе: русские ускользнули! Разногласия в его ставке о том, куда теперь направить основные силы закончились смещением фон Бока с поста командующего группой армий «Юг» и существенной корректировкой плана.