7 травня 1942 року 336-ту дивізію перекинули залізницею до Харкова, звідкіля вона здійснила марш та зосередилася у районі Чермошне-Нечаївка-Нежеголь-Архангельське-Боткіно-Білянка-Волоконовка-Підгорне. Наприкінці травня 1942 року формування у складі 6-ї армії групи армій «Південь» взяло участь у контрнаступі на Харківському напрямку, билося за Костамарово, Білогір'я, Сергіївка, Николаївка, Ольховатка, де стримувало спроби радянського командування прорвати кільце оточення навколо Барвінкове.