В первый день мощного советского удара — то, что немцы называют началом Белгородского контрнаступления 5 августа — масса русских танков заполонила район вокруг Богодухова, к северо-западу от Харькова, и Грай-ворона. Затем, как сообщил один из командующих немецкими танковыми войсками на послевоенном брифинге американским офицерам в Нойштадте, русские танки «подобно лаве растеклись по широким равнинам к востоку о Ворсклы, где они были остановлены немецкими контратаками из района Полтава — Ахтырка».
Особенно интересно отметить настроение немцев и их интерпретацию ситуации вокруг Харькова. Утверждение, сделанное во время допроса командующих немецкими танковыми частями в Нойштадте, гласит:
Харьков образовал глубокий выступ немецких войск на востоке, препятствовавший противнику использовать его как важный транспортный центр и центр снабжения. Все предыдущие попытки отбить его провалились. Ни танковые атаки, ни массовые штурмы посредством пехоты не достигли успеха в обеспечении падения этого важного города. Хвастливые заявления русского радио и ошибочные сообщения немецких пилотов, объявивших о входе русских войск в Харьков в то время, как германский фронт стоял непоколебимо, не могли изменить фактов. Когда русское командование осознало свою ошибку, маршал Сталин приказал взять Харьков немедленно.
Именно приказ из Москвы стоил русским столь дорого, хотя в начале гигантского наступления Ставка была убеждена, что реорганизованная Пятая танковая армия не встретит существенных трудностей в освобождении Харькова от немецких войск. Ставка ошиблась в определении мощности немецких сил в этом районе и недооценила скорость, с которой Вермахт реагировал на советское наступление.
Пять дивизий немецкого XI пехотного корпуса эффективно закрыли Харьковскую дугу в тот момент, когда немцы обнаружили признаки разворачивающегося танкового наступления. Для обороняющихся советский план был совершенно очевиден, без каких-либо возможностей его варьирования; он определялся силами немцев и условиями местности. Немцы могли делать твёрдую ставку на то, что русские, даже при их нечувствительности к ужасным потерям, не смогут провести фронтальную атаку на прикрывающие Харьков укрепления, но бросят свои силы по кратчайшему расстоянию между флангами оборонительной дуги к западу от города. Если бы им удалось прорваться в этой точке, они смогли бы вскрыть оборону и освободить город.
Считая, что русский план наступления должен следовать этой логике, нацисты выстроили мощную противотанковую оборону. Вдоль северного края «бутылочного горлышка» немцы выкатили и окопали на позициях свои смертоносные 88-мм зенитные орудия, наведя их на танкоопасные направления, и затем укрепили свою передовую линию обороны дополнительными батареями «8-8» на господствующих над предполагаемым полем боя высотах.
Не полагаясь только на эти орудия, немцы не успокоились относительно своей способности удержать Харьков, поскольку они ожидали, что русские атакуют крайне мощными танковыми силами. За день до русского наступления оборонительные порядки были усилены прибытием в город 2-й танковой дивизии СС «Дас Райх». Это мощное танковое соединение было направлено на наиболее угрожаемый участок.
Девяносто шесть «Пантер», тридцать два «Тигра» и двадцать пять тяжёлых самоходных орудий выдвинулись на позиции в ночь с 4 на 5 августа — как раз вовремя, чтобы встретить красные танки, рванувшиеся вперёд в массированном ударе.
Русские манёвры до сих пор ограничивались в основном концентрацией своих танков в деревнях и на заливных лугах на равнине перед построением в боевой порядок в точке сбора. Оборонявшие Харьков войска ответили мощными авианалётами.