אף על פי שגם הכוחות הגרמנים היו מוחלשים, הם הצליחו לאגף לכתר ולהביס את יחידות השריון בחוד החנית של הצבא האדום דרומית מחרקוב. זה אפשר לפון מאנשטיין לחדש את מתקפתו כנגד העיר חרקוב, המתקפה שהחלה ב-7 במרץ. קורפוס הפאנצר אס אס השני התעלם מההוראה לכתר את חרקוב מצפון, ובמקום זאת החליט לתקוף את העיר חזיתית ב-11 במרץ. החלטה זו הובילה לקרבות מבית לבית שנמשכו ארבעה ימים עד שהעיר נכבשה לבסוף על ידי דיוויזיית הפאנצר אס אס ה-1 ב-15 במרץ. יומיים לאחר מכן כבשו הגרמנים גם את בלגורוד, ובכך יצרו את מבלט קורסק שהוביל לקרב קורסק המכריע ביולי 1943. על אף שהמתקפה הגרמנית עלתה לצבא האדום בכ-70,000 אבדות, הקרבות מבית לבית בחרקוב הובילו גם לאבדות כבדות בקרב קורפוס הפאנצר של האס אס, שאיבד קרוב ל-4,300 חיילים עד לסיום המבצע באמצע חודש מרץ.
רקע.
המצב בדון האמצעי.
מבצע סערת חורף, שבוצע כדי להקל על הארמייה השישית שנלכדה בסטלינגרד, נאלץ להתבטל ב-23 בדצמבר 1942, שכן שלוש חזיתות סובייטיות בדון האמצעי פרצו והתקדמו דרומה. הפיקוד העליון הסובייטי תכנן לכתר ולנפץ כמה יחידות גדולות של הוורמאכט באמצעות המבצע הזה והפעולות הבאות:
המשמעות הייתה אובדן של למעלה ממיליון חיילים עבור הרייך הגרמני. הצבא האדום הצליח בתחילה, מכיוון שרק הארמייה השמינית האיטלקית התמודדה מולו בדון האמצעי. כך הצליח קורפוס הטנקים ה-24 בפיקודו של גנרל ואסילי בדנוב להתקדם 240 ק"מ בחמישה ימים במהלך הפשיטה על טאצינסקאיה. ב-24 בדצמבר 1942, כבש הקורפוס את טאצינסקאיה, עם שדה התעופה ומתקני האחסון שלו, אשר היה חשוב לאספקת החיילים הגרמנים הלכודים בסטלינגרד. עם זה, יחידות פלגת הארמייה הולידט שנלחמו על הצ'יר היו מאוימים בכיתור, כי הקורפוס של בדנוב היה במרחק 130 ק"מ בלבד מרוסטוב. הגנרלים הות והולידט נאלצו לוותר על הדיוויזיות החזקות ביותר שלהם כי מאנשטיין היה זקוק להם כדי לבלום את יחידותיו של בדנוב. המפקדים הסובייטים כבר לא ציפו להתנגדות ולכן הופתעו כאשר דיוויזיית הפאנצר ה-11, דיוויזיית הפאנצר ה-6 ודיוויזיית הרגלים ה-306 של הוורמאכט כיתרו והשמידו את הקורפוס הסובייטי. בביסטריה איבד קורפוס הטנקים הסובייטי ה-25 90 טנקי T-34 זמן קצר לאחר מכן, כך שנאלץ לעצור גם הוא את התקפתו. ארמיית הטנקים הראשונה וארמיית המשמר השישית נבלמו על ידי פלגת הארמייה פרטר-פיקו באזור וורושילובגרד, ובעקבות כך ראשי החנית הצפוניים של המתקפה נותקו.
המצב באגף הדרומי של החזית המזרחית.
המצב דרומה יותר בדונייץ התחתית היה מאיים לא פחות על המערכים הגרמניים: הארמייה ה-51 וארמיית המשמר השנייה גילו פער בין ארמיית הפאנצר הרביעית של הוט לפלגת הארמייה הולידט ודחפו דרכו. המטרה הייתה לכבוש את רוסטוב ולנתק את דרכי הנסיגה של ארמיית הפאנצר הראשונה מהקווקז ולכתר את הארמייה של הוט. אף על פי שהנסיגה מהקווקז כבר החלה בשלב זה, ארמיית הפאנצר הראשונה עדיין הייתה במרחק של יותר מ-600 ק"מ מרוסטוב. לעומת זאת, חוד החנית של הטנקים הסובייטיים, כבר היו 30 ק"מ מרוסטוב ב-20 בינואר. אולם, עקב תשישות ומחסור בדלק, פעולות הצבא האדום הואטו, ולכן הצליחו הגרמנים להביא תגבורת ובכך שמרו על "צוואר בקבוק" פתוח עבור ארמיית הפאנצר הראשונה.
לכידת חרקוב על ידי הצבא האדום.
לאחר פריצת הדרך המוצלחת בגזרה של קבוצת ארמיות B הגרמנית במהלך מבצע אוסטרוגושסק-רוסוש ומבצע וורונז'-קסטורנויה, חזית וורונז' בפיקודו של פיליפ גוליקוב פתחה במבצע כוכב ב-2 בפברואר. בעוד ששתי ארמיות היו אמורות לתמוך בהתקדמות חזית בריאנסק לעבר קורסק, הארמייה ה-40 בפיקודו של לוטננט גנרל קיריל מוסקלנקו, הארמייה ה-69 החדשה שהוקמה בפיקודו של לוטננט גנרל מיכאיל קזקוב וארמיית הטנקים השלישית בפיקודו של לוטננט גנרל פאבל ריבאלקו לכיוון חרקוב. הארמייה ה-40 הייתה אמורה לעקוף את העיר צפונה והארמייה ה-69 הייתה אמורה לתקוף את חרקוב ישירות דרך וולצ'נסק, בעוד ארמיית הטנקים השלישית הייתה אמורה לעקוף את העיר מדרום. גנרל אלכסנדר ואסילבסקי היה אחראי על תיאום שלוש הארמיות.
ב-4 בפברואר, ארמיית הטנקים השלישית הייתה הראשונה שהגיעה לדונייץ כ-20 ק"מ מזרחית לחרקוב ליד צ'וגוייב, אך לא הצליחה להתקדם מעבר לנהר הקפוא מול דיוויזיית הפאנצר אס אס ה-1 שהתמקמה על הגדה הנגדית של הנהר. מתקפת סיוע צפונה נגד בילי קולודז נכשלה לפני פריקולודנויה כאשר קורפוס הטנקים ה-15 של ארמיית הטנקים השלישית נתקל בעמדות הגנה של דיוויזיית הפאנצר אס אס ה-2. ב-9 בפברואר הגיעה הארמייה ה-40 לבלגורוד נגד ההתנגדות של דיוויזיית הרגלים ה-168 והקימה ראש גשר על פני הדונייץ. הארמייה ה-69 הגיעה לוולקנסק נגד כוחות הסיור של דיוויזיית גרוסדויטשלנד. הדיוויזיה שזה עתה הגיעה לשדה הקרב, ביצעה את הפקודה לסייר נגד האויב, לעכב אותם, לאבטחם ולאחר הגעת כל כוחותיהם, להדוף את האויב על ידי קבוצות קרב משוריינות. מדרום לזה, קורפוס הפרשים של המשמר ה-6 של ארמיית הטנקים השלישית עקף את האויב דרך אנדרייבקה והתקדם אל מרפה ממש לפני חרקוב. ב-6 בפברואר מונה הוברט לאנץ למפקד פלגת הארמייה לאנץ, אשר כללה את שרידי קבוצת ארמיות B שנסוגו בין דון לדונייץ וקורפוס הפאנצר של האס אס מצרפת. עד מהרה נאלץ לאנץ להסיג את הדיוויזיות הגרמניות על הגדה המזרחית של דונייץ לחרקוב. כעת הם היו אמורים להגן על חרקוב בפאתי העיר, בעוד שדיוויזיית הרגלים ה-168 ניסתה לכסות את האגף הפתוח בפני הארמייה השנייה.
לאנץ קיבל פקודה מפורשת לא רק להגן על חרקוב, שהוכרזה כמבצר, בכל מחיר, אלא גם לתקוף דרומה עם קורפוס הפאנצר אס אס לתמיכה בקבוצת הארמיות דון. אף על פי שלאנץ היה משוכנע שהוא לא יכול למלא את שתי המשימות, לבסוף הוא נתן את ההוראה לכוחות האס אס לתקוף ב-10 בפברואר. בעקבות כך תקפה דיוויזיית הפאנצר ה-1 במרפה דרומית לחרקוב (הדיוויזיה הותירה אחריה רגימנט פאנצרגרנדיר מתוגבר, אך קיבלה בתמורה רגימנט פאנצרגרנדיר מדיוויזיית הפאנצר אס אס "דאס רייך"). למרות הפרעה של שלג עמוק, עד ה-15 בפברואר התקדמו הכוחות כ-30 ק"מ, וריסקו את קורפוס הפרשים של המשמר ה-6. לאחר שפלגת הארמייה לאנץ הוכפפה לקבוצת ארמיות דרום בפיקודו של אריך פון מאנשטיין, היא קיבלה פקודה להתרכז לחלוטין בהגנה על חרקוב.
בינתיים המשיכו היחידות התוקפות של הצבא האדום בהתקדמותן. הארמייה ה-69 התקדמה על פני הדונייץ ב-10 בפברואר, אך נעצרה במרחק של 15 ק"מ מהעיר על ידי חיילים מדיוויזיית הפאנצר אס אס ה-2. בימים הבאים היא הצליחה להשיג רק הצלחות קלות. ארמיית הטנקים השלישית הצליחה לחצות את הדונייץ ליד פצ'נגיוצ'וגייב רק בליל 10 בפברואר. אולם עד ה-11 בפברואר, הארמייה נעצרה גם על ידי כוחות של דיוויזיית הפאנצר אס אס ה-2 ליד רוגן - 10 ק"מ מחרקוב - והצליחה להתקדם לאט רק ב-12 בפברואר. ב-14 בפברואר הצליחו קורפוסי הטנקים ה-12 וה-15 ודיוויזיות הרובאים ה-160 והמשמר ה-48 של ארמיית הטנקים השלישית להתקדם לפרברים המזרחיים של חרקוב.
התקדמות הארמייה ה-40 הייתה מהירה יותר מאשר בדרום, וב-10 בפברואר אילצה את דיוויזיית הרגלים הגרמנית 168 ואת דיוויזיית גרוסדויטשלנד לסגת ולאחר מכן עם ארבע דיוויזיות רובאים וקורפוס הטנקים של המשמר ה-5 בפיקודו של הגנרל אנדריי קרבצ'נקו (לשעבר קורפוס הטנקים ה-4) דחפו לעבר חרקוב מכיוון צפון מערב. כבר ב-13 בפברואר הגיעה דיוויזיית הרובאים ה-340 עם תמיכת טנקים לקו ההגנה הפנימי של חרקוב. הם התקדמו למחרת וחדרו לפרברים הצפון-מערביים. עוד באותו יום התקדמה דיוויזיית הרובאים ה-183 עד סוקולניקי בפאתי העיר הצפוניים ולקראת הערב כבר התקדמה למרכז העיר.
כוחות ההלם הקדמיים של הארמייה ה-40, המורכבת מקורפוס הטנקים של המשמר ה-5, דיוויזיית הרובאים ה-305 וחטיבת הרובאים הממונעת של המשמר ה-6, עקפו בינתיים את העיירה וכבשו את הכביש הראשי של המגינים הגרמנים מערבה בלובוטין. קורפוסי הטנקים ה-12 וה-15 של ארמיית הטנקים השלישית התקדמו בו-זמנית על אוסנובו מדרום וממזרח ואיימו על הכוחות הגרמניים הנלחמים בחרקוב, שכללו את דיוויזיית הרגלים גרוסדויטשלנד (במערב העיר), דיוויזיית הפאנצר אס אס "דאס רייך" (בצפון), רגימנט הפנאצרגרנדיר המתוגבר של לייבשטנדארטה (במערב) ודיוויזיית הרגלים ה-320 (בדרום-מזרח).