Войска Воронежского фронта 8–11 августа продолжали наступление, стремясь перерезать основные пути, идущие из Харькова, и расширить прорыв в западном направлении.
Главной целью Степного фронта стало освобождение Харькова и разгром армейской группы «Кемпф». Для решения этой задачи Ставка 8 августа передала генералу Коневу 57-ю армию Юго-Западного фронта, а 9 августа — 5-ю гвардейскую танковую армию.
В штаб группы армий «Юг» 8 августа для выяснения обстановки прибыл генерал Цейтцлер. В беседе Манштейн снова поднял вопрос о подкреплениях: либо ОКХ подкинет 20 дивизий, либо необходимо немедленно сдать Донбасс. А пока приходилось обходиться тем, что было в наличии. К 10 августа южнее Богодухова развернулась танковая дивизия СС «Мертвая голова», в район Старый Мерчик прибыли дивизия СС «Дас Рейх» и «Викинг». Причем зафиксированное разведкой передвижение и сосредоточение немецких войск генерал Ватутин принимал за эвакуацию харьковской группировки в Полтаву. Второй ударный кулак Манштейн собирал в районе Ахтырки. В него должны были войти мотодивизия «Великая Германия», 7-я и 9-я танковые, 10-я моторизованная дивизии. Советские войска традиционно наступали «в направлениях», мало что зная о противнике, и потому, как пишет Штеменко: «Командование Воронежского фронта недооценило нависающей угрозы, даже, правильнее сказать, проглядело ее». Неприятель регулярно этим пользовался.
10 августа Ватутин получил указание Сталина:
Армия Катукова (260 танков в остатке) немедленно повернула строго на юг и с боями форсировала речку Мерчик. Утром 11 августа ее передовые бригады ворвались в Высокополье и на станцию Ковяги, перерезав железную дорогу Харьков — Полтава. На правом крыле Воронежского фронта 40-я армия и 10-й танковый корпус овладели Баромлей и станцией Тростянец. 27-я армия и 4-й танковый корпус достигли Ахтырки. Южнее Белгорода 53, 69-я и 7-я гвардейская армии Степного фронта, преодолевая ожесточенное сопротивление, вплотную подошли к внешнему харьковскому оборонительному обводу, а 57-я армия генерала Н.А. Гагена, форсировав Северский Донец, овладела Чугуевом с востока и вышла на подступы к городу с юго-востока.
Во второй половине дня 11 августа танковые дивизии СС «Мертвая голова» и «Дас Рейх» нанесли контрудар с востока и запада по соединениям 1-й танковой армии, отрезали 6-ю мотострелковую и 1-ю гвардейскую танковые бригады от главных сил, а затем отбросили советские части от железной дороги к реке Мерчик. Катуков, чтобы восстановить связь с передовыми частями армии, оборонявшимися в районе Высокополье — Ковяги, решил с утра частью сил 6-го танкового и 3-го механизированного корпусов разгромить обнаглевшего врага, а 31-й танковый корпус должен был надежно прикрыть левый фланг армии на рубеже Александровка — Сухины.
12 августа катуковцы при поддержке 22-го гвардейского корпуса 6-й гвардейской армии перешли в наступление, однако на помощь мотострелкам к станции Высокополье удалось просочиться только 200-й танковой бригаде; 1-я гвардейская танковая бригада вынуждена была оставить Ковяги. В это же время корпус СС тремя дивизиями нанес удар от Старого Мерчика на Богодухов, потеснив соединения 31-го танкового корпуса и 5-й гвардейской армии. К счастью, за боевыми порядками армий Катукова и Жадова еще находилась танковая армия Ротмистрова. Ее 18-й и 29-й танковые корпуса вступили в бой, и совместными усилиями противник был остановлен.
Причем Ротмистров, ввязавшись в драку, оказался в пикантной ситуации: генерал Ватутин, которому командарм официально уже не подчинялся, требовал повернуть вправо и вместе с Катуковым разгромить вклинившегося врага, а Конев приказывал не мешкая заворачивать влево и полным ходом двигаться к Харькову. Только личное вмешательство Жукова, задержавшего 5-ю гвардейскую танковую армию на богодуховском направлении, избавило Павла Алексеевича от шизофрении.