В марте 1942 года началось формирование первых четырёх танковых корпусов. По первоначальному штату в состав каждого вошло по две танковые и по одной мотострелковой бригаде. Корпус должен был иметь 5603 человека личного состава и 100 танков (из них 20 КВ, 40 Т-34 и 40 лёгких Т-60 или Т-70). Артиллерийский и зенитно-артиллерийский дивизионы имелись только в составе мотострелковой бригады. Вопреки здравому смыслу и боевому опыту в создаваемых соединениях совершенно не предусматривались артиллерийские части корпусного подчинения, инженерно-сапёрные, разведывательные подразделения, а также свой корпусной тыл. Управление корпуса фактически состояло из небольшой группы офицеров, предназначавшейся для координации боевых действий бригад. В апреле и мае 11 корпусов формировались на фронтах и 14 — в резерве Ставки ВГК. Вскоре танковые корпуса получили боевое крещение.
В мае 1942 года наиболее серьёзные по своей напряжённости и результатам события развернулись на харьковском направлении. Советским войскам была поставлена задача разгромить харьковскую группировку противника и овладеть Харьковом. Планом наступательной операции предусматривалось нанесение двух ударов по сходящимся направлениям — на Харьков. Главный удар предполагалось нанести с барвенковского плацдарма, обращённого в сторону врага, силами 6-й армии и армейской группы генерала Л. В. Бобкина. Второй удар наносился из района Волчанска силами 28-й армии и частью сил 21-й и 38-й армий. Этой группе предстояло наступать в обход Харькова с севера и северо-запада.
В то же время готовились к наступлению и немецкие войска, которые намеревались провести операцию «Фридерикус-I» — встречными ударами 6-й полевой армии из района Балаклеи и армейской группы «Клейст» (1-я танковая и 17-я армии) с юга на северо-запад в общем направлении через Барвенково на Изюм ликвидировать барвенковский выступ. Таким образом, в районе Харькова к наступательным действиям готовились войска обеих сторон.
Необходимо отметить, что перегруппировка советских войск шла вяло, без единого плана, на основании отдельных и порой противоречивых приказов. Несоблюдение нашими штабами скрытности управления и плохая оперативная маскировка при сосредоточении войск позволили немецкому командованию разгадать планы советской стороны. На угрожаемых направлениях немцы увеличили плотность своих войск, подтянули подвижные резервы, подготовили новые оборонительные рубежи и минные поля.
К началу наступления советское командование сосредоточило довольно сильную танковую группировку, насчитывавшую 925 танков. В составе этой группировки было три танковых корпуса (21-й, 22-й и 23-й) и девять отдельных танковых бригад. Последние были включены в ударные группировки и использовались для непосредственной поддержки стрелковых дивизий первого эшелона. 22-й танковый корпус был придан 38-й армии, командующий которой решил использовать его децентрализованно, придав его бригады стрелковым дивизиям. 21-й и 23-й корпуса составляли подвижную группу Юго-Западного фронта. Её планировалось ввести в прорыв в полосе наступления 6-й армии с задачей развить удар в общем направлении на Люботин и во взаимодействии с 3-м кавалерийским корпусом завершить окружение харьковской группировки противника.
Наступление войск ударных группировок Юго-Западного фронта началось утром 12 мая после часовой артиллерийской и авиационной подготовки. За первые трое суток наши войска сумели прорвать немецкую оборону каждая до 55 км по фронту и до 25–50 км в глубину. Сопротивление вражеских войск начало заметно ослабевать. Создались благоприятные условия для ввода в прорыв подвижной группы. Стремительный и мощный удар двух танковых корпусов, имевших около 300 танков, мог оказаться весьма эффективным. Однако командование фронта, ожидая более выгодной обстановки, решило ввести танковые корпуса в прорыв после выхода стрелковых дивизий на рубеж реки Берестовая, до которой оставалось пройти с боем ещё 15 км. Только утром 17 мая танковые корпуса обогнали боевые порядки пехоты и приступили к выполнению задачи. Но благоприятный момент был упущен. В тот же день 11 дивизий армейской группы «Клейст» прорвали оборону 9-й армии Южного фронта и, развивая удар на север и северо-восток, продвинулись к вечеру на 20–25 км. Несмотря на это, Юго-Западный фронт ещё два дня тщетно продолжал пробиваться к Харькову и только 19 мая перешёл к обороне, перенацелив танковые корпуса на ликвидацию прорыва. Но было уже поздно. Воспользовавшись тем, что северная советская группировка истощила свои силы, немцы перебросили с этого участка фронта к северному фасу Барвенковского выступа две танковые дивизии, которые 22 мая форсировали Северский Донец и к исходу 23 мая соединились с наступавшими в северном направлении частями группы Клейста. В окружение попали войска 6-й и 57-й армий.