После завершения сражения на Миусе штаб II танкового корпуса СС был переброшен в Италию, а две оставшиеся дивизии СС в составе 111 танкового корпуса были переброшены под Харьков. Здесь они участвовали в контрударах под Богодуховом. Манштейн вспоминал: «3 августа началось наступление противника, сначала на фронте 4-й танковой армии и на участке группы Кемпфа западнее Белгорода. Противнику удалось осуществить прорыв на стыке обеих армий и значительно расширить его по глубине и ширине в последующие дни. 4-я танковая армия была оттеснена на запад, группа Кемпфа — на юг, по направлению к Харькову. Уже 8 августа брешь между обеими армиями достигала в районе северо-западнее Харькова 55 км. Путь на Полтаву и далее к Днепру был для противника, видимо, открыт.
Командование группы решило подтянуть к Харькову 3 тк (2 танковые дивизии СС, которые Гитлер теперь окончательно оставил группе, и 3 тд). Он должен был быть использован группой Кемпфа для удара по восточному флангу клина прорыва противника. Одновременно по западному флангу должна была нанести удар 4-я танковая армия силами двух танковых дивизий, возвращенных группой «Центр», и одной мотодивизии.
Но было ясно, что этими силами и вообще силами группы нельзя было далее удерживать линию фронта. Потери наших дивизий достигли очень тревожных размеров. Вследствие длительного перенапряжения 2 дивизии не смогли продолжать бой. Вследствие быстрого продвижения противника мы потеряли также большое количество танков, находившихся в ремонтных мастерских за линией фронта.
Противник же смог, по-видимому, быстрее, чем мы ожидали, восполнить свои потери, понесенные им во время операции «Цитадель». Но прежде всего он подтянул новые крупные силы с других фронтов».
7 августа танкисты 1-й танковой армии Катукова стремительным ударом захватили важный железнодорожный узел Богодухов, где в их руки попали большие запасы горючего. С потерей Богодухова бел городеко-харьковская группировка немцев оказалась рассеченной надвое. Пути от Харькова на северо-запад были перерезаны. Под угрозой оказалась также основная коммуникация из Харькова на Полтаву. 3 августа с этой целью началась переброска трех танковых дивизий из Донбасса в район Харькова. 6 августа в район Золочева прибыла 3-я танковая дивизия и завязала бои с соединениями 5-й гвардейской танковой армии. На следующий день под Ольшанами начала сосредотачиваться дивизия «Райх». Ее передовые части оказали сопротивление 3-му механизированному корпусу на рубеже Вел. Рогозянка, Сковородиновка, Крысино. Кроме того, к Богодухову подходили дивизии «Викинг» и «Мертвая голова».
Уже 8 августа танкистам Катукова, имевшим в тот момент 260 танков, пришлось столкнуться с 3-й танковой дивизией и дивизией «Райх», а также с остатками 19-й танковой дивизии, которые остановили продвижение 1-й танковой армии. На рассвете 8 августа танковая дивизия СС «Райх» из района Ольшан нанесла удар на Богодухов, вынудив перейти к обороне на рубеже Крысино, Максимовка, Вел. Рогозянка 3-й механизированный и 31-й танковый корпуса. В донесениях советской разведки утверждалось, что в район Харькова переброшена дивизия СС «Мертвая голова», а также введена в бой дивизия СС «Викинг», ранее занимавшая тыловой оборонительный рубеж на харьковском плацдарме в районе Барвенково, Краматорск.
Ожесточенные бои на реке Мерчик продолжались весь день 10 августа. Немецкое командование усилило свою группировку на этом направлении дивизией «Тотенкопф». Во второй половине дня советские войска овладели переправами через р. Мерчик и захватили небольшие плацдармы в районах селений 10-я и 11-я Сотня, Шаровка, Александровка. Закончив ночью переправу основных сил на южный берег реки Мерчик, советская 1-я танковая армия утром 11 августа возобновила наступление. Противник пытался остановить его, заняв частью сил Червоный Прапор, Марьино, который уже к 6.00 был прорван танкистами Катукова.
В 9.00 11 августа соединения 1-й танковой армии своими передовыми частями ворвались в Алексеевку, Высокополье, на ст. Ковяги, перерезав железную дорогу Харьков — Полтава, и сразу же подверглись здесь контратаке танков и пехоты противника из района Валки, Коломак. Контратака была отбита.
Во второй половине дня 11 августа в районе южнее Богодухова немцы начали контратаки против советской 1-й танковой армии. В 18 часов немцы контратаковали одним полком мотопехоты дивизии «Тотенкопф» с 30 танками в северовосточном направлении — Константановка, Мурафа и одним полком мотопехоты «Райха» с 50 танками в северо-западном направлении — Старый Мерчик, Шаровка. К исходу дня противник прорвался в тыл 1-й танковой армии, вышедшей к железной дороге в районе Высокополье. Советские танкисты оказались в окружении.
Однако благодаря контратаке резервов Воронежского фронта к исходу 12 августа эсэсовцы вынуждены были уйти из Шаровки. Дивизия III танкового корпуса, в который входили «Тотенкопф», «Райх» и 3-я танковая дивизия вермахта, не смогла освободить дорогу Полтава — Харьков, что было одной из целей контрудара.