Впрочем, и после этого злоключения 37-й танковой дивизии не кончились. Ей пришлось совершить ещё немало маршей, выполняя, порой, противоречившие друг другу приказы. Последнее обстоятельство также нашло своё отражение в докладе комдива по итогам боевых действий: «В силу сложившейся обстановки, выполняя приказы 6-й армии и Военного совета Юго-Западного фронта, дивизия в составе 15-го механизированного корпуса за период боевых действий прошла около 1500 км без остановок, обеспечивающих производство технического осмотра и восстановление материальной части боевых и транспортных машин. В условиях большой подвижности имеющиеся неукомплектованные ремонтно-восстановительные роты полков и ремонтно-восстановительный батальон дивизии с ремонтом и эвакуацией машин не справились.
Это положение привело к количественному уменьшению боевой материальной части, вышедшей из строя по причинам технической неисправности».
Без сомнения решающую роль в разгроме вклинившегося противника могли сыграть 4-й и 8-й механизированные корпуса. Первый из них был вообще самым мощным в Красной Армии. Однако командующий 6-й армией генерал-лейтенант И. Н. Музыченко, в чьём распоряжении находились эти соединения, использовал эту танковую группировку исключительно в интересах своей армии.
Находившийся юго-западнее Львова 8-й механизированный корпус генерал-лейтенанта Д. И. Рябышева вечером 22 июня получил приказ командующего фронтом выйти в район восточнее города и поступить в подчинение командующего 6-й армией. Получив в своё распоряжение 8-й мехкорпус, генерал Музыченко повернул его на запад, чтобы с утра 24 июня отбросить Рава-Русскую группировку противника за госграницу. В свою очередь командующий фронтом, считая, что корпус уже сосредоточился восточнее Львова, потребовал от его командира ускорить выдвижение на север в район Бродов, чтобы утром 24 июня совместно с 15-м мехкорпусом атаковать противника, прорвавшегося в Берестечко. Музыченко поставил Рябышеву соответствующую задачу. Корпус развернулся почти на 180° и пошёл обратно. Только к утру 26 июня он вышел к Бродам.
24 июня нанесли армейский контрудар основные силы 22-го механизированного корпуса совместно со 135-й стрелковой дивизией. В 14 ч. они по приказу командующего 5-й армией генерала М. И. Потапова атаковали 14-ю танковую и 299-ю пехотную дивизии противника, которые продвигались на Луцк. Разгорелось встречное сражение. В ходе ожесточённых боёв погибли командир корпуса генерал С. И. Кондрусев, все командиры полков 19-й танковой дивизии, был тяжело ранен командир дивизии генерал К. А. Семенченко. Несмотря на тяжёлое ранение, он мужественно продолжал управлять боем, за что в числе первых в годы войны был удостоен звания Героя Советского Союза. Противник на какое-то время был задержан, но с вводом в бой 13-й танковой дивизии вновь устремился вперёд, вынудив части 22-го мехкорпуса и 135-ю дивизию отойти в район Луцка за р. Стырь.
Укомплектованная лучше других, 41-я танковая дивизия 22-го мехкорпуса, которая имела 415 танков, в контрударе не участвовала. Решением командующего 5-й армией она была придана 15-му стрелковому корпусу и поротно и побатальонно использовалась для усиления стрелковых соединений, оборонявшихся в первом эшелоне.
Тем временем, уже к исходу 24 июня на Ровенском направлении, на стыке 5-й и 6-й армий, образовался разрыв около 50 км, в который устремились соединения 1-й немецкой танковой группы генерала Э. Клейста. Создалась угроза глубокого прорыва гитлеровских войск и охвата ими с севера основных сил Юго-Западного фронта. Для ликвидации этой угрозы и разгрома ударной группировки противника в период с 26 по 29 июня был нанесён контрудар силами 8-го, 9-го, 15-го и 19-го мехкорпусов по флангам прорвавшихся немецких войск.