Т-34 в бою

Командование 6-й армии, ожидая более выгодной обстановки, решило ввести подвижные войска в прорыв с выходом стрелковых дивизий на рубеж реки Берестовая, до которой ещё оставалось пройти с боем 15 км. 15 и 16 мая танковые корпуса в ночных условиях выдвигались к указанному рубежу. Утром 17 мая, на шестой день операции, после захвата плацдарма на Берестовой, обогнали боевые порядки пехоты и приступили к выполнению задач. Но благоприятный момент был упущен. Отказ от использования подвижных войск 14-15 мая для наращивания удара стрелковых соединений отрицательно повлиял на развитие операции. Противник успел за это время подтянуть резервы и организовать оборону на тыловых рубежах. Преодолевая всё возрастающее сопротивление врага, танковые корпуса 18 мая достигли железной дороги Харьков – Красноград. Но к этому времени тяжёлая обстановка сложилась на южном фасе Барвенковского выступа. 17 мая сильная группировка противника, неожиданно перейдя в наступление, прорвала оборону 9-й армии Южного фронта и, развивая удар на север и северо-восток, вышла на коммуникации наших войск, находившихся на Барвенковском выступе, отрезав их от переправ через реку Северский Донец. Несмотря на это, войска Юго-Западного фронта ещё два дня тщетно пытались пробиться к Харькову. Только 19 мая они перешли к обороне, но было уже поздно. 20 мая немцы, воспользовавшись тем, что северная советская группировка истощила свои силы и прекратила активные действия, перебросили с этого участка фронта на северный фас Барвенковского выступа 3-ю и 23-ю танковые дивизии, которые, прорвав оборону советских войск, к вечеру 20 мая вышли в район Петровской и Красного Лимана, а к концу дня 22 мая завершили окружение советских войск на Барвенковском выступе.

С 23 мая в штабе Юго-Западного фронта стали разрабатывать планы спасения окружённой группировки. Для этой цели, например, в составе Южного фронта был создан сводный танковый корпус. Первоначально в его состав вошли 3-я (8 KB, 9 Т-34 и 9 Т-60) и 15-я (20 Т-34 и 9 Т-60) танковая бригады. Полноценного штаба у корпуса не было, для управления войсками использовались остатки штаба 121-й танковой бригады. Впрочем, в таком составе корпус просуществовал недолго. К 25 мая 3-ю танковую бригаду из него изъяли, включив вместо неё 64-ю (22 «Матильды», 1 «Валентайн» и 21 Т-60) и 114-ю (4 МЗс и 21 Т-60) танковые бригады и 92-й (8 Т-34 и 12 Т-60) отдельный танковый батальон. В таком составе корпус 25 мая перешёл в наступление. Противник встретил атаку танков сильным артиллерийским огнём и беспрерывными ударами с воздуха. К вечеру 25 мая танковые бригады с боем заняли Чепель. В течение этого дня танковые бригады уничтожили 19 немецких танков, 8 противотанковых пушек и до двух рот пехоты. Собственные потери корпуса составили 29 танков, из них – 5 Т-34 15-й танковой бригады. На следующий день наступление возобновилось, но уже безуспешно. За этот день, уничтожив четыре вражеских танка и два орудия, корпус потерял 14 боевых машин, из них 10 Т-34. Но усилия сводного корпуса не пропали даром.

Немецкие солдаты осматривают подбитый под Харьковом советский танк Т-34. Весна 1942 года

В районе Чепеля 26 мая прорвалась из окружения крупная группа бойцов и командиров 6-й и 57-й армий. Все оставшиеся в кольце окружения танки были объединены в танковую группу генерал-майора Г. И. Кузьмина. Она состояла из остатков 5-й гвардейской, 7, 37, 38 и 43-й танковых бригад и 21-го и 23-го танковых корпусов. Группе была поставлена задача – прорвать оборону противника и вывести окружённые части в направлении Лозовенька – Садки – Чепель. По воспоминаниям очевидцев, в районе Лозовеньки приготовилась к прорыву группа из 60 танков. Танки построили клином, в голове которого поставили наиболее опытную и боеспособную 5-ю гвардейскую танковую бригаду, имевшую 14 танков (1 KB, 7 Т-34 и 6 Т-60). На броню машин положили раненых. Пехоту разместили внутри клина и предупредили, чтобы пехотинцы бежали вслед за танками, так как ни перегруппировок, ни остановок не будет. Из 22 тысяч человек, пошедших на прорыв, из окружения вышли 5 тысяч и 5 танков 5-й гвардейской танковой бригады (4 Т-34 и 1 Т-60).

Также в течение 26 мая прорвали кольцо окружения и вышли к своим танкисты 23-го танкового корпуса во главе с его командиром Героем Советского Союза генерал-майором танковых войск Е. Пушкиным. При этом они вывели из окружения большую группу военнослужащих 6-й и 57-й армий.

К моменту завершения боёв в котле 31 мая из окружения вышли 27 тыс. человек. Это была настоящая катастрофа. По советским данным в окружение попали 207 047 человек, 652 танка, 1 646 орудий и 3 278 миномётов. Однако в документах отмечалось, что «установить потери вооружения и техники из-за отсутствия документов по ряду соединений и частей, не представляется возможным». По немецким данным, во время боёв под Харьковом они взяли в плен 239 036 человек, уничтожили и захватили 1 249 танков, 2 026 орудий и 540 самолётов.