מבצע וורונז'-וורושילובגרד

מבצע הגנתי של חזית בריאנסק וחזית הדרום-מערבית (28 ביוני-6 ביולי)

ב-28 ביוני כוחות הורמאכט בפיקוד גנרל מקסימיליאן פון וייכס שכללו את הארמייה השנייה, ארמיית הפאנצר הרביעית והארמייה ההונגרית השנייה החלו במתקפה נגד הכנף השמאלי של חזית בריאנסק בפיקוד של פיודור גוליקוב. המתקפה התרכזה בקו ההגנה של הארמייה ה-13 והארמייה ה-40 הסובייטיות. חיפוי אווירי של כוחות וורמאכט בוצע על ידי קורפוס האוויר השמיני בפיקוד וולפרם פון ריכטהופן. לקראת סוף היום הגרמנים הצליחו לפרוץ את קו ההגנה הסובייטי ולהתקדם בעומק של 8–15 ק"מ.
כבר בערב ה-28 ביוני, החליטה הסטבקה על העברת תגבורות לאזור הלחימה. לטובת חזית בריאנסק הועברו מספר קורפוסי שריון שהיו תחת פיקוד של החזית הדרום-מערבית ובעתודה. מפקד חזית בריאנסק פיודור גוליקוב החליט לפעול לעצירת המתקפה הגרמנית בקו ההגנה לאורך נהר קשן.
במהלך 29 ביוני כוחות שריון גרמני הצליחו לפרוץ את קו ההגנה השני של הארמייה ה-40 הסובייטית. מספר טנקים גרמנים נצפו בקרבת מטה הארמייה. מפקד הארמייה ה-40 מיכאיל פרסגוב נכנס ללחץ, פינה את המטה ולמעשה איבד את הפיקוד על יחידותיו. ב-3 ביולי הוא פוטר מתפקידו ולא שותף יותר בלחימה נגד הורמאכט.
טנקים של ארמיית הפאנצר הרביעית שפרצו את קו ההגנה הסובייטי התקדמו כבר לעומק של 35–40 ק"מ אך הדבר לא היווה סכנה של ממש עקב הערכות של קורפוסי שריון סובייטים למתקפת נגד. יחד עם זאת, פיודור גוליקוב החליט לאפשר ליחידות הארמייה ה-40 לסגת לקו הביצורים המשני. הסטבקה לא הסכימה עם החלטתו. בפניית הסטבקה צוין שבמידה והוא לא יצליח להגיע ליצירת קשר מתמיד עם הארמייה ה-40 וקורפוסי השריון הוא לא יהיה מסוגל להבין נכון את המצב בחזית הלחימה. 
במטרה לארגן מתקפת נגד על ידי כוחות השריון לאזור נשלח מפקד המטה הכללי אלכסנדר ואסילבסקי. כמו כן הוקמה יחידה מבצעית מיוחדת בפיקוד מפקד חיל השריון שכללה 3 קורפוסי טנקים. הכוונה הייתה למתקפת שריון מתואמת תוך שימוש בכוח שריון גדול במיוחד. אומנם עקב בעיות בהעברות כוחות שריון לאזור, הגייסות לא החלו את המתקפה בו-זמנית. הקורפוס ה-4 החל את המתקפה ב-30 ביוני והקורפוסים ה-17 וה-24 רק ב-2 ביולי. בנוסף לכך, דיוויזיית גרוסדויטשלנד הגרמנית הייתה מצוידת ברק"מ שטוג סימן 3 שהיה יעיל מאוד נגד הטנקים הסובייטים. 
נקודת מפנה במתקפת הנגד הסובייטית התרחשה כאשר החלה המתקפה של הארמייה השישית הגרמנית בפיקוד פרידריך פאולוס. תוך זמן קצר היא פרצה את הקו הסובייטי בתפר בין הארמייה ה-21 לבין הארמייה ה-28. כתוצאה מכך במהלך ערב 2 ביולי יחידות רבות של הארמייה ה-40 הסובייטית כותרו. במטרה לשפר את המצב במרחב הלחימה נשלחו קורפוס הטנקים ה-18 ולראשונה ארמיית הטנקים החמישית שהוקמה רק עתה. למרות זאת, השטח המכותר הורחב ונכללו בו גם יחידות הארמייה ה-21 הסובייטית. ב-4 ביולי החלו קרבות בפרברי וורוניז'. תוך זמן קצר העיר נכבשה וקרבות בתוכה הסתיימו ב-7 ביולי. בכך הפיקוד הגרמני ראה בסיום המשימה והוחלט להעביר את ארמיית הפאנצר הרביעית דרומה.
במקביל החלו להגיע למרחב הלחימה יחידות של ארמיית הטנקים החמישית הסובייטית. אומנם הכנסת יחידותיה לקרבות נפרסה למספר ימים, הקורפוס ה-7 החל את הלחימה ב-6 ביולי והקורפוס ה-2 רק ב-10 ביולי. הטנקים הסובייטים היו צריכים לעמוד באש גרמנית חזקה ולא היו יכולים לשנות את המצב חוץ מלעצור את המתקפה הגרמנית ולעכב החלפת יחידות שריון גרמניות ביחידות חיל רגלים.

סיכום השלב הראשון

יחידות השריון הסובייטיות ספגו מכה קשה, למרות עדיפות מספרית. ב-15 ביולי ארמיית הטנקים החמישית פוזרה. ב-25 ביולי מפקדה נכנס לטנק והחל במתקפה שבמהלך הטנק שלו נפגע והוא נהרג.
ב-7 ביולי הוקמה חזית וורונז' בפיקוד של ניקולאי ואטוטין. מפקד חזית בריאנסק פיודור גוליקוב מונה לסגנו. משימתו היה לעצור את הוורמאכט מהתקדמות לכיוון טמבוב. בראש חזית בריאנסק הועמד קונסטנטין רוקוסובסקי. משימת החזית היה להגן על מוסקבה מדרום.
גם בצד הגרמני בוצעו שינויים ארגוניים. ב-7 ביולי קבוצת ארמיות דרום פוצלה לקבוצת ארמיות A וקבוצת ארמיות B.

מבצע הגנתי של החזית הדרום מערבית והחזית הדרומית (7 ביולי-25 ביולי)

ב-6 ביולי הסטבקה פקדה על החזית הדרום-מערבית ועל הכנף הימנית (הצפוני) של החזית הדרומית לסגת מזרחה ולהתבסס על קו ביצורים חדש. בגדה השמאלית של נהר הדון התמקמה הארמייה ה-63. לאזור וולגוגרד הועברה הארמייה השביעית בנוסף לארמייה הראשונה שכבר הייתה בסביבות העיר. מפקד חזית צפון-קווקז סמיון בודיוני קיבל הנחיה למקם את הארמייה ה-51 בגדת הדון צפונית לים אזוב.
הפיקוד הגרמני החליט לבצע את המתקפה בעזרת ארמיית הפאנצר הרביעית וארמייה השישית שהיו תחת פיקוד של קבוצת ארמיות B וארמיית הפאנצר הראשונה תחת פיקוד קבוצת ארמיות A. מטרת המתקפה היה לכתר את רוב הכוחות של החזית הדרום-מערבית.
אף על פי שארמיית הפאנצר הרביעית התעכבה בעקבות המשך הקרבות בסביבות וורונז', יחידות של הארמייה השישית בפיקוד פרידריך פאולוס החלו במתקפה מוצלחת נגד הצבא האדום שיחידותיה לא הספיקו להתכונן למתקפה. תוך מספר ימים הגרמנים התקדמו מזרחה, יחידות רבות של החזית הדרום-מערבית לחמו נגד הגרמנים ללא קשר של ממש עם מטה החזית. מכיוון שיחידות הארמייה ה-57, ה-28 ה-38 ה-9 התנתקו ממטה החזית, הם הועברו תחת פיקוד החזית הדרומית. יתר יחידות של החזית הדרומית המשיכו בנסיגה מתוכננת מזרחה בכוונה ליישר את הקו עם יחידות החזית הדרום-מערבית שהובסו ונסוגו. אומנם, כמו ביולי 1941 גם השנה נוצר נתק בין הכנף הימני של החזית הדרומית לבין הכנף השמאלי של החזית הדרום-מערבית. בנתק זה שרוחבו היה כמה עשרות קילומטרים נכנסו כוחות שריון גרמנים. במטרה לשפר את התאום ארמיית הפאנצר הראשונה וארמיית הפאנצר הרביעית רוכזו תחת פיקוד של קבוצת ארמיות A. במהלך המחצית השנייה של יולי רוב יחידות הארמיות ה-9 וה-38 הסובייטיות הצליחו לצאת מהכיתור, אך דיוויזיות רבות נותרו בכיתור ובסופו של דבר חוסלו.
לאור כך שמספר ארמיות של החזית הדרום-מערבית נותקו ממנו והועברו תחת פיקוד החזית הדרומית הוחלט לשנות את שמה לחזית סטלינגרד ולהרכיב אותה מהארמייה ה-21 (שהייתה שייכת לחזית זו במקור) ומהארמיות ה-62, ה-63 וה-64 החדשות. תוך זמן קצר, סמיון טימושנקו הועבר מתפקידו ופיקוד על החזית החדשה הועבר לויקטור גורדוב.
במחצית יולי 1942 מצב בחזית סטלינגרד התייצב לאור כך שהפיקוד הגרמני החליט לרכז יחידות שריון נגד החזית הדרומית. בהחזית הדרומית לעומת זאת הורגש חוסר משמעותי של יחידות שריון שהועברו צפונה בשלב הראשון של המערכה. כתוצאה מכך, להגנת רוסטוב על דון היה ניתן להקצות יחידות חיל רגלים בלבד. יחידות שריון של ורמאכט לא נתנו לצבא האדום להתארגן להגנת העיר רוסטוב על דון והיא נכבשה תוך מספר ימים בסוף יולי.

סיכום השלב השני

יחידות הצבא האדום לא הצליחו לייצב את החזית לאורך נהר דון. נסיגה, אף מאורגנת לא איפשרה להוציא את התותחים וציוד כבד אחר. הכוחות הנסוגים התמקמו לאורך כבישים והיו מטרה קלה ללופטוואפה. לאור כך, במערכה על קווקוז רק הארמייה ה-51 הייתה מצוידת בתותחים בקוטר 122 מ"מ ו-152 מ"מ. 
למזלה של החזית הדרומית של רודיון מלינובסקי, ב-23 ביולי החליט הפיקוד הגרמני להעביר יחידות שריון צפונה לטובת מתקפה לכיוון סטלינגרד. הארמייה ה-11 שהשתחררה ממצור סבסטופול בסופו של דבר לא עברה לטובת מערכה בקווקז כפי שתוכנן ועברה לסביבות לנינגרד עם הציוד הכבר שהיה ברשותה כולל תותחים בעלי כותר גדול במיוחד. כתוצאה מכל השינויים, כיווני מהתקפה של קבוצות הארמיות הגרמניות התפזרו והחלו שתי מערכות נפרדות - קרב סטלינגרד ומערכה על קווקז. פיזור הכוחות בסופו של דבר גרם לכך שמבחינה גרמנית אף אחת ממערכות אלו לא הצליחה.
ב-25 ביולי החזית הדרומית פורקה ומפקדה רודיון מלינובסקי מונה למפקד הארמייה ה-66. הוא היה אחרון בין שלושת מפקדים סובייטים שנכנסו למבצע זה כמפקדי חזית ושלמו על שגיאות פיקוד במהלכו.