В 17 часов 20 минут 19 мая маршал С. Тимошенко передал по прямому проводу свой боевой приказ № 00320, согласно которому все соединения 6-й армии и армейской группы должны были перейти к обороне на достигнутых рубежах и приступить к перегруппировке сил и выполнению новых задач. Из всех соединений армейской группы, а также 253, 41, 266-й стрелковых дивизий, 5-й гвардейской, 48-й танковых бригад и части артиллерийских средств усиления 6-й армии образовывалась новая армейская группа под командованием заместителя командующего Юго-Западным фронтом, который для управления войсками использовал штаб прежней армейской группы. Этой группе была поставлена задача с утра 20 мая перейти к обороне на фронте Змиев, Караван, Красноград, Сахновщина и главные силы 6-го кавалерийского корпуса вывести в резерв.
Одновременно армейская группа должна была сильным отрядом овладеть районом города Змиев и переправами через реку Сев. Донец в районе Черемушная.
В составе 6-й армии остались 337, 47, 103, 248 и 411-я стрелковые дивизии, 21 и 23-й танковые корпуса, 37-я танковая бригада и шесть артиллерийских полков РГК. Вся армия должна была силами 337 и 47-й стрелковых дивизий оборонять правый берег реки Сев. Донец от Балаклеи до Змиева и, удерживая переправы на реке Берека, скрытно развернуть главные силы армии на рубеже Бол. Андреевна, Петровская и, разгромив во взаимодействии с 9 и 57-й армиями барвенковскую группировку противника, восстановить положение на правом фланге Южного фронта.
Боевым приказом № 00320 предусматривалось также нанесение удара силами четырех стрелковых дивизий и двух танковых бригад левого фланга 38-й армии навстречу войскам армейской группы. Для этой цели была организована оперативная группа под командованием заместителя командующего 38-й армией. В состав группы входили 242, 278, 304 и 199-я стрелковые дивизии, 156 и 168-я танковые бригады. В штабе Юго-Западного направления рассчитывали, что в результате этого удара левый фланг 38-й армии примкнет к правому флангу армейской группы в районе Змиев, Чугуевская группировка немцев будет разгромлена и тем самым для последующих действий на Харьков с юга высвободится до пяти стрелковых дивизий.
Боевыми распоряжениями № 0141, 0142 и 0143, отданными Главнокомандующим направлением 19 мая 1942 года, были определены задачи и армиям Южного фронта.
57-я армия в составе 150, 317, 99, 351 и 341-й стрелковых дивизий, 2-го кавалерийского корпуса, усиленная 38-й танковой бригадой, переданной из 6-й армии, должна была продолжать обороняться на правом фланге и одновременно подготовить удар в обход Барвенково с юга силами трех стрелковых и трех кавалерийских дивизий и всех средств усиления.
9-я армия в составе 349, 343, 106, 335, 51 и 296-й стрелковых дивизий, двух полков 333-й стрелковой дивизии, 39, 34 и 60-й кавалерийских дивизий и четырех танковых бригад, закрепившись на левом берегу реки Сев. Донец, должна была из района Студенок организовать наступление на Долгенькую, а частью сил очистить от противника Изюм.
19 мая войска 28 и 38-й армий в несколько измененной группировке пытались продолжать наступление с прежними задачами.
В 9 часов 30 минут части 28-й армии начали наступление, но успеха не имели. Наступление соединений 38-й армии закончилось также безуспешно. Контратаками, поддержанными массированными ударами авиации, противник вынудил все части армии возвратиться на исходные рубежи.
Во второй половине дня противник частями 168-й пехотной дивизии перешел в наступление на участке 293-й стрелковой дивизии 21-й армии и оттеснил ее с занимаемого рубежа к западной окраине Мурома. Это заставило командующего 28-й армией прикрыть свой фланг и тыл со стороны Мурома не введенными еще в бой частями подвижной группы.