向西和西南发展进攻的苏军西南方面军在1月29日至2月17日期间,方面军的右翼在战斗争向前推进了200~250公里,左翼向前推进了120公里。
为了挽救苏德战场南翼德军的危机,希特勒下定了反攻决心。德军统帅部计划在反攻中围歼进抵哈尔科夫以西和西南的苏军,夺回战略主动权。德军统帅部取消了在战役中遭到严重损失的b集团军群和顿河集团军群的建制,以其残部为基础,补充了兵力和武器,建立了新的南方集团军群。这个集团军群在别尔戈罗德到塔甘罗格一带活动。防守在苏沃罗涅日方面军右翼对面的德军第二集团军残部,在补充兵力和火炮之后编入了中央集团军群。德党卫坦克军和坦克第四十八军,分别开到苏西南方面军的右翼和左翼。德坦克第四十军、维金机械化师、步兵第三三三师组成一个突击集团,企图粉碎苏西南方面军的快速集群。德军统帅部还计划使用7个坦克师、1个机械化师和3个步兵师,并以强大的炮兵集团和航空兵750余架飞机对沃罗涅日方面军实施反攻。德军坦克师和机械化师还补充了装备,其中有新型的&ldo;虎&rdo;式坦克。反攻预定在2月19~20日开始。
到2月18日,德军已组成两个突击集团:一个在克拉斯诺阿尔美伊斯科耶地域的坦克第四十军;另一个在克拉斯诺格勒地域的党卫坦克军。坦克第四十八军的各师集结得迟了一些,直到2月22日才到达进攻的出发地域。
而苏军指挥部对此情况作了片面的估计,错误地判断了德军统帅部上述措施的意图。西南方面军司令在得到与其右翼对峙的德坦克第四十军和坦克第四十八军各兵团正转移的情报后,误认为德顿巴斯集团开始向第涅伯河对岸撤退,认为德军很快就将放弃顿巴斯。他把自己的判断报告了苏军最高统帅部,同时也通知了沃罗涅日方面军司令。沃罗涅日方面军司令发现德党卫坦克军从哈尔科夫地域向克拉斯诺格勒方向撤退,也误认为德军将在沃罗涅日方面军的地带内向波尔塔瓦撤退。两个方面军的司令都认为必须立即全力进攻,全歼他们认为将要后退之敌,并争取在春季道路泥泞季节到来之前,推进到第涅伯河地区。两个方面军的司令都将自己对情况的判断和企图上报给苏军最高统帅部。苏军最高统帅部决定向南进攻,消灭顿巴斯德军集团,
推进到第涅伯河,同时对战场中段的德中央集团军群实施猛烈的突击。
苏军西南方面军右翼军队沿离心方向继续对波尔塔瓦、德涅伯罗彼得罗夫斯克和马里乌波耳等地进攻,把战线拉长到400多公里。因此,各兵团不得不在宽阔的地带上进攻,火炮和迫击炮的平均密度很小。各坦克兵团的兵器缺额很大。方面军向西和西南进攻,远离了供应基地,弹药和燃料开始感到不足。苏军这时已经超过了支援和补给的距离,加以收复的机场还不能使用,他们也失去了有效的空中支援。军队愈向西推进,离开供应基地愈远,修复被破坏了的铁路和桥梁的工作却进行得很慢,连续3个月的作战,人员和兵器缺额很大,部队已十分疲倦。
当苏联西南方面军和南方方面军向顿巴斯进攻时,苏沃罗涅日方面军也于2月2日开始进攻哈尔科夫和库尔斯克。向哈尔科夫实施突击的沃罗涅日方面军中路和左翼军队,将德&ldo;兰斯&rdo;战役集群各兵团逐出奥斯科尔河地区后,开始沿向心方向对哈尔科夫顺利地发展进攻。2月7日,苏第四十集团军攻占了科罗查。2月9日,解放了别尔戈罗德。在左翼进攻的坦克第三集团军各兵团于2月5日黄昏到达北顿涅茨河,并开始在楚古耶夫和贝辰涅格地域从冰上强渡该河。2月9日,在中路进攻的第六十九集团军在收复了沃耳昌斯克后,也开始强渡北顿涅茨河,哈尔科夫已指日可待。
为了固守哈尔科夫,希特勒统帅部组成了一个由劳斯将军指挥的特种任务步兵军,下辖由奥斯科尔河地区退下来的步兵第一六八师和大日耳曼摩托化师、以及由西线调来的步兵第一六七师,使哈尔科夫的德军增加到2个军的兵力(党卫坦克军和劳斯步兵军)。
2月13~14日,在哈尔科接近地上展开了激战。苏军第四十集团军从西北、坦克第三集团军从南迂回哈尔科夫。2月14日,方面军的3个集团军共同攻克了哈尔科夫。
向库尔斯克方向进攻的第六十集团军,在挫败提姆河地区德军的抵抗后,于2月8日攻克了库尔斯克。
但是,战场上的情况很快就发生了急剧的变化。2月17日,希特勒在蔡茨勒和约德尔的陪同下到达扎波罗日耶南方集团军群的司令部。希特勒同意了曼施泰因的建议,使用霍特的第四装甲集团军对前来包围的苏军实施反突击。
2月19日上午,豪塞尔的德第二党卫军装甲军从克拉斯诺格勒地区向苏军哈里东诺夫第六集团军的翼侧发起进攻,打开了一个宽达40公里的大缺口。党卫军帝国师在这个缺口上击溃了苏第四近卫军。2月22日,克诺贝尔斯道夫的第四十八装甲军与其右邻基希纳的第五十七装甲军会合。尔后他们改变方向,北上攻打哈尔科夫。德南方集团军群宣称在战场上击毙苏军23000人,俘获9000人。
2月21日,德&ldo;赖赫&rdo;坦克师部队转入进攻,推进到诺沃莫斯科夫斯克;&ldo;骷髅&rdo;坦克师也进入了波帕斯诺那地域。随后,党卫坦克军各部队向南发展突击,进抵巴甫洛夫格勒,切断了苏第六集团军的交通线,与此同时,德还以坦克第四十军的兵力突击西南方面军快速集群各兵团。西南方面军地带上,也出现了异常复杂的情况。