Германское командование спешно выдвинуло к районам прорыва значительные подкрепления, организовало прочную оборону на тыловых рубежах и завершило перегруппировку своих войск. Советская разведка не смогла выявить приготовления противника к нанесению удара. 17 мая неприятель перешел в наступление из района Краматорска и Славянска против 9-й и 57-й армий Южного фронта, бросив в наступление 11 дивизий армейской группы «Клейст». Одновременно он начал наступать из района восточнее Харькова и южнее Белгорода против 28-й армии Юго-Западного фронта. Войска 9-й армии оказались не подготовленными к отражению удара. Соотношение сил сложилось в пользу врага. Армия не смогла сдержать мощного натиска.
Уже в первый день наступления немцы прорвали слабую в инженерном отношении оборону 9-й армии, соединения и части которой стали отходить на север и северо-восток. Переход противника в наступление явился полной неожиданностью для командования Южного фронта. Обстановка продолжала ухудшаться. За двое суток противник продвинулся до 50 км и вышел во фланг Юго-Западному фронту, создав непосредственную угрозу тылам его ударной группировки. Командующий Южным фронтом приказал соединениям резерва (кавалерийский корпус и стрелковая дивизия) нанести контрудар по группировке, прорвавшейся в Барвенково. Главком юго-западного направления передал Р.Я. Малиновскому еще один кавалерийский корпус, чтобы нанести контрудар по противнику, наступавшему на Изюм [68] .
17 мая против 6-й немецкой армии были введены два танковых корпуса. Но эта мера запоздала. Танкам пришлось преодолевать подготовленную оборону на тыловом рубеже противника. Обстановка складывалась не в пользу советских войск. Но командования юго-западного направления и фронта не увидели опасности со стороны краматорской группировки врага. В сложившейся ситуации требовалась немедленная остановка Харьковской наступательной операцию и совместно с Южным фронтом принятие срочных мер по отражению вражеского удара. В оценке ближайших перспектив командование юго-западного направления исходило из предположения, что противник после ввода в сражение двух танковых и трех пехотных дивизий не в состоянии больше выделить значительные силы для проведения контрнаступления. В действительности же германское командование не отказалось от запланированного наступления с целью ликвидации барвенковского выступа и располагало возможностями для его осуществления.
Вражеское командование планировало предпринять контрнаступление, замысел которого состоял в том, чтобы нанести два удара: один из района южнее Барвенково и другой – из района Славянска в общем направлении на Изюм. Этими действиями враг хотел рассечь 9-ю армию и окружить всю барвенковскую группировку советских войск. Главная роль в том наступлении отводилась армейской группе Клейста, поскольку отсутствие в распоряжении командования Южного фронта необходимых сил для ведения активных действий на славянском направлении давало возможность группе Клейста без помех подготовить мощный удар на изюм-барвенковском направлении. К перегруппировке войск для нанесения ударов немецкое командование приступило 13 мая и закончило ее к исходу 16 мая. К этому времени количество войск противника перед 57-й и 9-й армиями Южного фронта увеличилось на три пехотные и одну танковую дивизию, что дало ему возможность создать общее тройное превосходство над войсками 9-й армии. На отдельных участках его превосходство достигло по танкам и орудиям шести-семикратного.
В районе развернувшихся тяжелых боев Ставка ВГК не имела крупных резервов, чтобы быстро помочь войскам Южного фронта. Генеральный штаб [69] внес в Ставку ВГК предложение о немедленном прекращении наступления. Однако И.В. Сталин не внял предложениям Генерального штаба. После переговоров с маршалом С.К. Тимошенко, заявившим о намерении продолжать успешно начатое наступление на Харьков и одновременно принять меры для отражения удара краматорской группировки противника, Сталин заявил генералу А.М. Василевскому, что «…мер, принимаемых командованием направления, вполне достаточно, чтобы отразить врага против Южного фронта, а потому Юго-Западный фронт будет продолжать наступление…» [70] .