Наиболее трудной задачей для инженерной службы 3-й танковой армии в ходе операции стала расчистка и ремонт дорог и колонных путей для организации бесперебойного снабжения войск. Виду ограниченной численности саперных подразделений для проведения этих работ широко привлекалось местное население.
Большую работу пришлось проделать саперам и при обеспечении движения наступающих частей: снятие минных заграждений, которые противник устанавливал в оставляемых населенных пунктах, организация ледовых переправ и временных мостов взамен уничтоженных немцами при отступлении. Особое значение имели действия инженерных подразделений при вступлении армии в Харьков — гарнизон противника, оставляя город, силами особых команд вывел из строя все мосты, организовал минирование и заграждение завалами и рвами основных дорог, разрушение особо важных объектов. Требовалось в кратчайшие сроки обеспечить беспрепятственное движение войск по городу в условиях отсутствия переправ и перегруженности дорог и улиц большим количеством личного состава, техники и гужевых обозов, поскольку в город одновременно вступили соединения трех армий — 40-й, 69-й и 3-й танковой. Все они должны были как можно быстрее проследовать далее на запад, преследуя отходящего противника. С этой задачей инженерная служба армии также справилась с привлечением местного населения.
При подготовке и проведении Харьковской наступательной операции — первой наступательной операции, проводимой танковой армией в оперативной глубине — вопросам оперативного обеспечения действий армии придавалось очень высокое значение. При этом важнейшее место среди этих мероприятий занимали разведка всех видов, обеспечение скрытности, взаимодействия частей и соединений, организация оперативного управления войсками, а также удержание оперативной инициативы.
И при подготовке, и в ходе проведения операции основные усилия разведки армии направлялись на уточнение сил и средств группировки противника, вскрытие системы его обороны, отслеживание передвижения резервов и анализ возможных действий, а также детальное изучение местности в полосе наступления. Выполнение этих задач возлагалось на штатные разведывательные подразделения всех частей и соединений. В распоряжении командиров танковых корпусов имелись механизированные разведывательные батальоны (по одному на корпус), а штаб армии использовал для разведки 39-й отдельный бронебатальон.
Значительную помощь в сборе данных о противнике и в проведении разведывательных операций оказывали местные жители и выходящие на соединение с наступающими войсками партизанские отряды.
В условиях стремительно развивающегося наступления особое значение приобретали действия авиаразведки, обеспечиваемые вылетами самолетов 2-й воздушной армии. Ввиду сильного противодействия ПВО и истребителей противника в дневное время значительную часть этой работы осуществляли бомбардировщики-ночники По-2 и Р-5. Во многих случаях данные авиаразведки доставлялись непосредственно наступающим соединениям путем сброса вымпелов самолета-ми-разведчиками. Большое значение для организации наступления имели аэрофотоснимки участков обороны противника, особенно рубежа по реке Северский Донец.
Получаемые разведподразделениями данные обрабатывались в штабе армии и докладывались в разведотдел штаба фронта (см приложение 2).
В целом благодаря комплексу разведывательных действий штабу 3-й танковой армии удалось вскрыть состав сил и средств противостоящей группировки противника, систему и характер его обороны, выдвижение резервов и комплекс мероприятий по противодействию наступлению армии. Благодаря полученным данным штаб армии Рыбалко и штаб Воронежского фронта могли оперативно реагировать на предстоящие изменения обстановки, что и обеспечило в конечном итоге выполнение и армией, и фронтом поставленной задачи по освобождению города Харьков и Харьковского промышленного района.
В то же время серьезным упущением в работе разведки как армии, так и фронта следует признать тот факт, что они не сумели своевременно обнаружить оставление войсками 2-го танкового корпуса СС позиций в городе и его окрестностях с целью прорыва из намечавшегося кольца окружения.