«В 3.15 17 мая части 257-й пехотной дивизии пошли вперед. Над их головами завывали „Штуки“, сбрасывая бомбы на опорные пункты и позиции русских. 20-мм зенитные орудия на полугусеничных тягачах 616-го дивизиона ПВО сухопутных войск сопровождали наших пехотинцев. Прямой наводкой 20-мм орудия посылают свои снаряды, как удары кнута, по советским гнездам сопротивления. Солдаты любили эти орудия и их неустрашимые экипажи, которые в одном строю с ними не раз участвовали в атаках.
Первая линия русских позиций разрушалась под градом бомб и снарядов. Но, несмотря на это, советские солдаты, те, кто пережил весь этот ад, оказывали ожесточенное сопротивление. Один советский батальон, чьи позиции атаковал 466-й гренадерский полк, держался до последнего человека. На его позициях было найдено 450 мертвых русских».
Сразу после начала немецкого контрнаступления передовые части 51 и 335-й стрелковых дивизий были сбиты с позиций и, не задерживаясь на других рубежах, отдельными группами следовали к переправам.
Обходя опорные пункты и заграждения, подвижные группы противника устремились на фланги и тылы наших дивизий. К 8 часам фронт обороны 9-й армии на обоих направлениях был прорван. На барвенковском направлении войска противника продвинулись на север на 6-10 км, а в направлении на Долгенькую на 4–6 км.
Здесь на острие главного удара наступала 16-я танковая дивизия генерал-лейтенанта Хубе. Она действовала тремя боевыми группами: «группа Зикениуса» (2-й батальон 2-го танкового полка), «группа Крумлена» (1-й батальон 2-го танкового полка), «группа Витцлебена» (усиленный саперный батальон).
К этому времени немецкая авиация разрушила вспомогательный пункт управления и узел связи 9-й армии в Долгенькой. Во время одного из налетов авиации был ранен начальник штаба 9-й армии. Последующими налетами авиации германские войска окончательно дезорганизовали управление войсками 9-й армии. К 13 часам командующий армией вместе со штабом переехал на основной командный пункт в Каменку, а оттуда — на левый берег реки Сев. Донец. Эти перемещения командного пункта армии производились без ведома и разрешения штаба Южного фронта.
Разрушение противником узла проводной связи в Долгенькой, через который проходили и линии связи 57-й армии, неумение в полной мере использовать радиосвязь — все это повлекло за собой утерю связи штаба Южного фронта с командованием обеих армий и полную утерю управления войсками со стороны командующего 9-й армией в самый критический момент боя.
Разрывая фронт 9-й армии на ее флангах, немецкие войска уже к полудню продвинулись в глубь обороны частей на барвенковском и изюмском направлениях до 20 км и вели бои на южной окраине Барвенково и в районе Голая Долина. В этих условиях командиры соединений и частей 9-й армии вели бои изолированно, без увязки своих действий с соседями и резервами армии и фронта.
Немцы рвались к Барвенково. До полка пехоты с 14 танками атаковали восьмую роту 442-го полка 106-й стрелковой дивизии. Возглавляемые командиром 8-й роты Минаевским советские воины стойко сражались, отражая яростные атаки врага. Противник, потеряв восемь танков, не добился успеха и во второй половине дня начал обходить роту со стороны Викнино.
К 17 часам противник, сломив сопротивление полка 333-й стрелковой дивизии и частей 34-й кавалерийской дивизии, овладел Барвенково, за исключением северо-западной части, прикрываемой рекой Сухой Торец, где продолжали обороняться части отошедшей сюда 341-й стрелковой дивизии и 1118-й полк 333-й стрелковой дивизии. После этого немцы стали продвигаться на восток, вдоль обоих берегов реки Сухой Торец. 34-я кавалерийская дивизия начала отход к северу от реки Сухой Торец и к исходу дня, совместно с отошедшими подразделениями 106-й дивизии, заняла оборону, преградив немецким войскам путь на Изюм.
В оборонительных боях на подступах к Барвенково и в самом городе исключительный героизм проявили артиллеристы 897-го артполка 333-й стрелковой дивизии. Когда танки противника подошли к Барвенково, первой открыла огонь батарея старшего лейтенанта Парохина. Уничтожив головной танк, артиллеристы вынудили остановиться всю колонну. Тогда вся батарея открыла ураганный огонь и вывела из строя еще девять танков.
Когда орудия батареи Парохина заняли огневую позицию на южной окраине Барвенково, танки противника были уже в городе и начали обходить огневые позиции батареи. Расчет орудия сержанта Сухоноса огнем прямой наводкой подбил четыре танка, заставив остальные повернуть обратно.