Тем не менее передовые части танкового корпуса СС к исходу дня смогли вклиниться на глубину до 15 км и выйти в район населенного пункта Валки, который обороняла 305-я стрелковая дивизия. Вот здесь-то и находился танковый резерв армии. Как пишет генерал М.И. Казаков: «И тут не вытерпело сердце командующего бронетанковыми и механизированными войсками нашей армии генерал-лейтенанта В.А. Мишулина. По собственной инициативе он сам повел в контратаку те семь-восемь танков (по данным ЦАМО, к тому времени в армии имелось 4 танка. –
В итоге прорыв противником переднего края обороны 160-й стрелковой дивизии и одновременное его вклинение на двух других направлениях привели к отходу большей части сил армии (161, 180, 160-я стрелковые дивизии и 37-я стрелковая бригада) и к окружению 270-й стрелковой дивизии, которая была глубоко охвачена с флангов. Развивая наступление, передовые части танковой дивизии СС «Адольф Гитлер» 7 марта блокировали с фронта 305-ю стрелковую дивизию, обошли ее с флангов и с выходом в район Люботина отрезали пути отхода дивизии в направлении Харькова.
Соединения 69-й армии начали отходить в северо-западном направлении, тем самым теряя взаимодействие с 3-й танковой и 40-й армиями. Прорыв танковых дивизий врага на стыке двух армий вынудил отходить 48-ю гвардейскую и 350-ю стрелковые дивизии, а также 253-ю и 104-ю стрелковые бригады, которые только что прибыли в 3-ю танковую армию.
В целом отразить наступление мощной группировки немецких войск в пределах тактической зоны обороны в полосах 69-й и правого фланга 3-й танковой армий не удалось. Противник не только прорвал их оборону, но и, вклинившись в стыке армий на глубину до 40 км, рассек войска левого крыла Воронежского фронта. Расширяя прорыв в сторону флангов, он добился того, что 69-я и 3-я танковая армии начали отход по расходящимся направлениям: на северо-восток и северо-запад соответственно. Это привело к образованию значительного разрыва в оперативном построении фронта и создало угрозу выхода дивизий танкового корпуса СС к Харькову с севера. Кроме того, с отходом 69-й армии оголился левый фланг соседней с ней 40-й армии. Это заставило командующего войсками фронта генерал-полковника Ф.И. Голикова принять решение на ее отвод с занимаемого рубежа обороны с целью совмещения флангов этих объединений. Несмотря на незначительное воздействие немецких войск с фронта (до полутора пехотных полков при поддержке 20 танков), 40-я армия вынуждена была отходить и занимать оборону на неподготовленном рубеже.
Неблагоприятный итог боевых действий в тактической зоне обороны был обусловлен тем, что ее удержание, по существу, было возложено только на ослабленные в ходе предыдущего наступления соединения первого эшелона. Отсутствие в составе фронта и армий сильных артиллерийских групп, вторых эшелонов и резервов не позволили оказать оборонявшимся на переднем крае дивизиям эффективную огневую поддержку и нарастить их усилия за счет ввода в сражение дополнительных сил и средств из глубины.
Ведение противником наступления во всей полосе обороны армейских объединений и его вклинение одновременно на нескольких участках практически исключили либо крайне ограничили маневр силами и средствами вдоль фронта и привели к нарушению взаимодействия между соединениями и частями. В такой обстановке боевые действия в тактической зоне обороны характеризовались ведением борьбы изолированных друг от друга группировок войск в отдельных узлах сопротивления (участки и районы обороны стрелковых полков и батальонов, населенные пункты, узлы дорог). Однако немецким танковым и мотопехотным группировкам, как правило, удавалось блокировать их частью сил с фронта и обойти с флангов.