Таким образом, к исходу 16 октября войска Юго-Западного направления в результате неудачного исхода боев на донбасском и частично на харьковском направлениях не смогли создать устойчивой обороны для противодействия наступлению противника. На харьковском направлении против семи немецких дивизий советское командование имело четыре дивизии 38‑й армии, в резерве фронта войск не было.
Войска Южного фронта, имевшие в первом эшелоне десять дивизий, сдерживали наступление трех танковых, трех моторизованных и семи пехотных дивизий противника, отходя на рубеж Александровка, Таганрог. На важнейшем ростовском направлении советские войска имели всего четыре стрелковые дивизии против трех танковых и трех моторизованных дивизий противника. В резерве командующего Южным фронтом также войск, кроме формируемых дивизий, не было.
Командующий Южным фронтом решил использовать благоприятное оперативное положение 9‑й армии для нанесения контрудара. Но наступление слабых правофланговых соединений 9‑й армии и Таганрогского боевого участка, проводившееся на широком фронте, развития не получило. Противник прорвался через рубеж реки Миус и 17 октября захватил Таганрог.
В это время войска Юго-Западного фронта сдерживали немецкое наступление на 600‑километровом фронте. Все соединения были вытянуты в одну линию. Укомплектованность дивизий была низкой. Большая часть их не превышала силы стрелкового полка.
Чтобы не допустить прорыва фронта на Юго-Западном направлении, Ставка Верховного главнокомандования приказала войскам Юго-Западного и Южного фронтов с 17 по 30 октября произвести отход на новую линию обороны – рубеж Курск, Белгород, Харьков, Балаклея, Барвенково, Сталино (Донецк), река Миус. Этот рубеж в инженерном отношении из-за недостатка времени был подготовлен слабо. Но наступившая осенняя распутица затрудняла наступление противника и создавала определенные благоприятные условия для подготовки обороны советских войск. Но советское командование не смогло эффективно реализовать эти условия.
Войска 38‑й армии Юго-Западного фронта не смогли оторваться от преследования противником и устремились к Харькову.
Оборона этого города решением Генерального штаба была возложена на штаб Харьковского военного округа. Начальником обороны был назначен генерал-майор Маршалков. Войска гарнизона включали 216‑ю стрелковую дивизию, только что закончившую формирование 57‑ю бригаду войск НКВД, полк народного ополчения, вооруженный исключительно винтовками, 2—3 саперных батальона. Кроме того, в составе этих сил имелось 14 слабоотремонтированных танков устаревших конструкций. Оборона города в инженерном отношении включала внешний обвод и систему внутренних заграждений. Внешний обвод проходил по окраинам города и имел протяженность около 72 километров. Внутри города были построены баррикады, а улицы и мосты – минированы.
Было решено оборонять город путем выдвижения войск вперед с тем, чтобы нанести максимальное поражение противнику на подступах к внешнему обводу. Но на практике эти бои практически никаких результатов не дали. Более того, выдвижение вперед привело к тому, что войска 216‑й стрелковой дивизии и прочие не смогли освоиться на подготовленном рубеже внешнего обвода обороны. К тому же возникла путаница с управлением. Обороной Харькова пытались руководить два органа: штаб 38‑й армии и штаб обороны города, что внесло большую путаницу и дезориентировало подчиненных командиров и штабы. В результате оборона на внешнем обводе не сложилась.
В период с 21 по 23 октября бои шли на городских улицах. В спешке советское командование отдало приказ о разрушении зданий, водопровода, электростанции и всех мостов. Этот приказ был выполнен, кроме подрыва центрального моста, который уцелел из-за повреждения шнура. 24 октября Харьков был оставлен советскими войсками.
Войска 12‑й армии Южного фронта, не ощущая серьезного давления со стороны противника, к исходу 28 октября поспешно откатились на рубеж Артемовск, Горловка. Южнее этой армии под давлением противника отступали войска 18‑й и 9‑й армий.
Войска Юго-Западного фронта к концу октября отошли на рубеж Тим, Изюм, Красный Лиман и здесь организовали оборону. Войска Южного фронта к этому времени правым крылом закрепились на рубеже Красный Лиман, Дебальцево, а войска левого крыла (18‑я и 9‑я армии) под давлением противника к исходу 4 ноября отошли на линию Дебальцево, Красный Луч, Хопры.
Таким образом, в октябре 1941 года противнику удалось захватить почти всю Левобережную Украину, выйти на подступы к Ростову и занять юго-западную часть Донбасса.