14 марта началось сражение за тракторный завод, находящийся в шести километрах к востоку от Харькова. Его обороняли советская пехота и танки. Высокие заводские трубы использовались как наблюдательные посты. Боевая группа Кумма (усиленный полк «Фюрер») должна взять завод при поддержке 2-го батальона полка «Дойчланд» и огневой поддержки всех артиллерийских дивизионов. Артиллерийская подготовка начинается в ночь с 14 на 15 марта. 2-й батальон полка «Фюрер» предпринимает обход с юга, через южный аэродром Харькова, в то время как 2-й батальон полка «Дойчланд» готовится к атаке к западу от тракторного завода.
15 марта боевая группа Хармеля должна была установить связь с танковым корпусом Кнобельсдорфа возле станции Зидьки, с 6-й танковой дивизией — у Боровой и с 11-й танковой дивизией — у Карачевки. Главным силам дивизии «Райх» (боевая группа полка «Фюрер») предстояло взять Основу и ударить на Лосево, наступая вдоль дороги, ведущей в Волчанск, чтобы выйти на рубеж реки Донец в районе Салтова и Волчанска.
Дивизия «Тотенкопф» ворвалась в Чугуев в ночь с 14-го на 15-е и к полудню очистила город от противника. Таким образом, гарнизону Харькова был отрезан путь на восток.
Лейбштандарт тем временем начал зачистку юго-восточных кварталов Харькова. Некоторые советские подразделения сдаются в плен, другие уничтожаются.
Советские части, оказавшиеся между танковым корпусом СС и XLVIII танковым корпусом, пытаются отойти на юго-запад и юго-восток.
Тем временем 2-й батальон полка «Дойчланд» и прибывший ему на подмогу мотоциклетно-стрелковый батальон остаются на позиции западнее Основы и к западу от локомотивного завода. 2-й батальон полка «Фюрера» на рассвете атаковал к югу от локомотивного завода, используя придан-, ные ему танки и штурмовые орудия. Один советский батальон отходит в направлении Безлюдовки. Затем немецкие батальоны атакуют район заводов и застигают противника врасплох. Советские войска ожидают противника с запада, а батальон Штадлера появляется с юга. В полдень весь заводской район оказывается в руках немцев. Около 2000 советских солдат отступают в южном и юго-восточном направлении. В 17 часов части полка «Фюрер» берут Лосево.
16 марта корпус СС должен предотвратить отступление советских сил на линию, Терновая — Харьковская дорога — север Чугуева — станция Рогань. Одна из боевых групп лейбштандарта должна ударить во фланг советским войскам, отходящим по дороге Харьков — Белгород, и отрезать их от тылов.
В середине дня 15 марта командующий 3-й танковой армией П. А. Рыбалко отдал приказ об отходе на левый берег Северского Донца. Вечером гарнизон Харькова прорвал окружение на юго-восток, с боями прошел около 30 км, переправился через Донец и к утру 17 марта присоединился к войскам Юго-Западного фронта.
16 марта советские войска, окруженные к западу от линии Чугуев — Рогань — Байрак, попытались прорваться на север и северо-восток. Навстречу им готовился деблокирующий удар по дороге Волчанск — Харьков силами подкреплений, спешно собранных в районе Белгорода.
Боевая группа Хармеля (полк СС «Дойчланд») отразила несколько попыток прорыва, уничтожив 3 танка Т-34. На правом фланге в полдень была установлена связь с XLVIII танковым корпусом.
Между станцией Рогань и Основой осталось 8 «катюш» с небольшим запасом снарядов и горючего. Боевая группа Кумма при поддержке танков и штурмовых орудий, а также реактивно-минометного дивизиона корпуса атаковала Лосевский тракторный завод, оборонявшийся двумя стрелковыми полками с 8–10 танками, и к 9 часам захватила его. Советские части пытались прорваться на восток и северо-восток к Рогани, Прелестному и Байраку. С востока им навстречу наносит удар деблокирующая группировка, которой противостоит мотоциклетно-разведывательный батальон Вейса. В полдень три десятка советских танков атакуют Липцы.
Дивизия «Тотенкопф», которую должны были сменить подразделения «Райха», вынуждена остаться для отражения атак с юга, юго-запада, запада и северо-запада.
В 8 часов утра усиленная полковая группа лейбштандарта от северного аэродрома Харькова выдвинулась на дорогу, ведущую в Белгород. Советские части атаковали ее из лесов, расположенных к югу от Малых Проходов, но неудачно, потеряв 5 танков. В 15 часов усиленный 1-й танково-гренадерский полк лейбштандарта атаковал по обеим сторонам дороги на Белгород, стремясь зажать противника в клещи у Липцов.