Таким образом, наступлению советских войск Юго-Западного стратегического направления должно было противостоять наступление крупной группировки немецких войск, которая превосходила советскую по личному составу и артиллерии в 1,2 раза, по авиации – в 1,6 раза, но имела примерное равенство по количеству танков. При таком соотношении сил и средств успех операций во многом зависел от военного искусства командующих и командиров.
Маршал С. К. Тимошенко, закусив удила, не вникая глубоко в обстановку, 11 мая доложил Сталину о готовности начать операцию. Наступление советских войск началось утром 12 мая. К исходу дня советские дивизии, прорвав очаговую оборону противника, продвинулись на глубину 10–15 километров.
Немецкое командование также не сидело, сложа руки, и на наступление советских войск ответило контрударами танковых дивизий. Они замедлили наступление советских войск, но полностью остановить его не смогли. С. К. Тимошенко, стремясь развить операцию, решился на ввод в сражение двух танковых корпусов, определив цель их действий – нанесение стремительного удара на Харьков с юга. Так неосторожно в узкое бутылочное горлышко втягивались войска Юго-Западного фронта, не подозревая о нависшей над ними опасности.
Утром 17 мая в полосе 9-й армии генерала Харитонова в наступление перешла 1-я танковая армия Клейста в составе одиннадцати дивизий, которая имела 360 танков. Мощный фланговый удар был нанесен в полосе 40 километров. Благодаря этому общее превосходство немецких войск над советскими на участке прорыва было по пехоте – в 2 раза, по артиллерии – в 3 раза, по танкам – в 5,5 раза. Смяв стрелковые дивизии 9-й армии, к исходу дня немецкие танки вышли в оперативную глубину.
Но ни И. В. Сталин, ни С. К. Тимошенко и после этого не отказались от наступления на Харьков. Они потребовали от командующего Южным фронтом генерала Р. Я. Малиновского отстранения от должности командарма 9-й генерал-майора Харитонова и предания его суду военного трибунала. За Харитонова заступился А. М. Василевский, которому удалось доказать невиновность командарма и добиться назначения его на равную должность в другую армию.
Генерал Ф. фон Клейст делал свое дело. 22 мая 1942 года действия на харьковском направлении достигли своей кульминации. Немецкие танковые дивизии форсировали Северский Донец и к исходу дня перерезали основные коммуникации, связывавшие войска 6-й и 57-й армий, части сил генерала Бобкина и 6-го кавалерийского корпуса с главными силами Юго-Западного фронта. Окружение крупных сил советских войск в районе Харькова стало реальностью. В окружении оказалось 15 стрелковых и 6 кавалерийских дивизий, 13 танковых и мотострелковых бригад.
Но на этот раз немецкому командованию не удалось быстро уничтожить окруженные под Харьковом советские войска. Ударом трех стрелковых дивизий и сводного танкового отряда кольцо окружения на короткое время было разомкнуто. Утром 27 мая из окружения вышла почти в полном составе 226-я стрелковая дивизия. В течение дня на участке 9-й армии из окружения вырвалось около 14 тысяч человек, 28 мая – еще 5 тысяч человек, затем в ночь на 29 мая вырвалось 22 тысячи человек.
Но в целом операция немецкого командования на южном крыле советско-германского фронта в районе Харькова прошла успешно. Потери советских войск убитыми, ранеными и попавшими в плен достигли 240 тысяч человек. Было потеряно почти 500 танков, 3250 орудий и минометов. Погибли заместитель командующего войсками Юго-Западного фронта генерал Ф. Я. Костенко, командующие 6-й и 57-й армиями генералы А. М. Городнянский и К. П. Подлас, командующий оперативной группой генерал Л. В. Бобкин, начальник штаба 57-й армии генерал А. Ф. Анисимов и другие.
После поражения под Харьковом на южном крыле советско-германского фронта образовалась широкая брешь, через которую немецкие войска рванулись на Ростов-на-Дону и Сталинград. Адъютант Гитлера Н. фон Белов это время описывает в своих мемуарах следующим образом:
«28 июня 1942 года под кодовым наименованием «Голубое» («Блау») началось наступление по всему фронту от Таганрога на Азовском море до Курска, осуществляемое пятью армиями двух групп армий. После первого прорыва русской линии фронта войска планомерно продвигались в направлении Воронежа. Русские сдали его 6 июля. Затем соединения 6-й армии стали наступать вдоль Дона на юго-восток. В результате возник острый спор Гитлера с Гальдером и Боком. Фюрер еще в начале наступления четко определил: именно танковые дивизии должны наступать без всякой паузы, чтобы разгромить русские соединения и как можно быстрее выйти к Волге. Гитлер очень резко упрекал обоих за задержку войск на двое суток у Воронежа. Он был так взвинчен, что снял с должности командующего группой армий фельдмаршала фон Бока, заменив его генерал-полковником бароном фон Вейхсом. К своему приказу он присовокупил, что не позволит фельдмаршалам портить его планы, как это имело место осенью 1941 года.