Сломив сопротивление оборонявшейся здесь 11-й танковой дивизии и нанеся ей тяжелые потери, обе армии прорвали на 26-километровом фронте неприятельскую оборону, к исходу дня с боями продвинулись на 8-20 км. От немедленного развала фронт немецкой 4-й танковой армии был спасен вводом в бой 7-й танковой дивизии. Тем не менее переход в наступление второй ударной группировки Воронежского фронта означал угрозу окружения и уничтожения для немецких частей в районе Томаровки. Здесь оборонялись подразделения 332-й и 255-й пехотных и 19-й танковой дивизий. Они успешно сдерживали атаки 6-й гвардейской армии и 6-го танкового корпуса, но теперь оказались охвачены с обоих флангов. В их распоряжении осталась лишь дорога на Борисовку. Отход начался с наступлением темноты. К утру 6 августа Томаровка была полностью в руках советских войск.
Объявление для жителей Белгорода красноречиво характеризует политику оккупационных властей
Задержка в наступлении 5-й гв. танковой армии непосредственно повлияла на темпы наступления 1-й танковой армии. Катуков был вынужден выставить прикрытие на своем левом фланге из двух бригад 3-го мехкорпуса. Это, естественно, уменьшало количество танков и мотопехоты на острие главного удара. Поэтому запланированного выхода на третий день операции к Богодухову не состоялось. Тем не менее, 5 августа 1-я танковая армия добилась неплохого результата и прошла 30 км. Еще одним сдерживающим фактором была авиация противника. Люфтваффе сохраняло высокую активность в воздухе. 1-я танковая армия, остававшаяся лидером наступления, отчетливо ощущала на себе воздействие противника с воздуха. В отчете штаба 3-го мехкорпуса армии Катукова, написанном по итогам августовских боев, указывалось: «Основной урон в технике и живой силе в эти дни (5–6 августа) корпус нес за счет авиации противника». Ему вторят офицеры соседнего 6-го танкового корпуса, характеризовавшие наступление этих дней так: «под авиационным воздействием противника, не встречая серьезного сопротивления наземных войск его».
Отставание реальных темпов советского наступления от плановых делало все более реальным столкновение с немецкими резервами из Донбасса еще до выхода на коммуникации «Кемпфа». Из 1-й танковой и 6-й армий к полю сражения двигались части дивизий СС «Рейх», «Мертвая голова» и «Викинг», а также 3-я танковая дивизия. Теоретически советское командование могло воздействовать на перевозки немецких войск из Донбасса ударами с воздуха. Действительно, немецкие эшелоны и колонны автомобилей двигались с юга на север, почти параллельно линии фронта. Поскольку авиация Воронежского и Степного фронтов была занята в основном поддержкой наступающих войск, к операции могла быть привлечена 17-я воздушная армия Юго-Западного фронта и тяжелые бомбардировщики авиации дальнего действия. Однако эта операция не была заранее спланирована. Приказ бомбить идущие из Донбасса эшелоны последовал только 5 августа 1943 г., когда стало ясно, что танковые армии не успевают пройти 100 км за три дня. В итоге поначалу в ней участвовал всего один советский авиакорпус. Разведчики видели с воздуха, что недостатка в целях не было, но небольшие группы советских штурмовиков могли лишь слегка потрепать вражеские колонны. Только 7 августа к налетам были привлечены действительно крупные силы, способные нанести немцам большие потери. Но они громили уже последние, отставшие колонны. Шанс сорвать или хотя бы серьезно задержать вражеские резервы у советского командования был. Однако этот шанс был упущен. Наибольшая интенсивность воздействия на немецкие перевозки была достигнута уже после того, как эшелоны с танковыми дивизиями проследовали в район Харькова.
Первой на пути советского наступления оказалась 3-я танковая дивизия. На 1 августа 1943 г. она насчитывала 16 Pz.III 8 Pz.IV и 55 танков в ремонте. Она получила приказ на перевозку в район Харькова еще 2 августа, за день до начала советского наступления. Встреча передовых частей 5-й гв. танковой армии и немецкой танковой дивизии произошла 6 августа. В этот день армия Ротмистрова успешно продвигалась вперед вдоль реки Уды, были захвачены населенные пункты Уды, Щетиновка, передовой отряд армии вышел к Золочеву. Советский передовой отряд с 6 танками и передовые части 3-й танковой дивизии подходят к городу почти одновременно. Завязываются уличные бои, по итогам которых Золочев остается в руках немцев. Ротмистров приказывает обходить Золочев, но усиленная прибывшим резервом немецкая оборона держит удар. Совместно с 3-й танковой дивизией действуют «Тигры» 503-го батальона. Сюда же, в район Золочева, немецкое командование перегруппирует 167-ю пехотную дивизию, снятую с сократившегося в связи с потерей Белгорода фронта. Бои в этом районе затягиваются, советские войска овладевают Золочевом только к 9 августа.
Советские пехотинцы ждут приказа атаковать