攻德軍的側翼實施了反擊：德軍東翼，3月8日，已經退過北頓涅茨河的西南方面軍在斯大林嚴令下，準備以近衛坦克第2軍和三個步兵師，從茲米約夫實施牽制性突擊；德軍西翼，紅軍第40集團軍在柳博京以西發動突擊，但被德國人擊退。當天，紅軍第69集團軍和坦克第3集團軍之間的缺口已經被擴大為45公里寬，蘇聯組織的一個營捷克斯洛伐克軍隊也參加了戰鬥。斯大林只得下令從西南方面軍抽調坦克第18軍，從大本營預備隊抽調近衛坦克第3軍前往增援。但這些部隊本身都是殘兵敗將居多，派不上什麼用場。
在兵力和裝備上處於劣勢的蘇聯人，已經沒有什麼辦法阻止德國人的攻擊了。3月10日，缺口進一步被擴大為60公里寬。紅軍沃羅涅日方面軍左翼南部陣地已經門戶大開！
同一天，在沃羅涅日方面軍左翼西面，德中央集團軍群所屬的第52軍（4個師）、第7軍（3個師），也開始攻打紅軍第40集團軍。南方集團軍群則以“大日耳曼”師和1個步兵師從側翼保障這次攻勢。
曼施坦因的反擊（6）
這樣一來，到3月10日，德軍已經從南面進逼博戈杜霍夫，該城第二天被“大日耳曼”師攻佔；第4裝甲集團軍則從北面迂迴哈爾科夫。當天午後，“希特勒”師已經進抵該城北郊，“帝國”師從西面和南面逼近。由北面、東面、南面去往哈爾科夫的通道，均遭到德空軍的攻擊！天空被德第4航空隊出動的1800個架次飛機所主宰。
現在，阻止德第4裝甲集團軍進入哈爾科夫的，只有紅軍坦克第3集團軍的殘部等兵力。3月10日上午，希特勒本人也再次來到南方集團軍群司令部給前線部隊打氣。
3月11日，黨衛裝甲軍為了拿下哈爾科夫作為獻給希特勒的禮物，一面以“骷髏”師在第320步兵師配合下，繼續向哈爾科夫北面迂迴，割裂第69集團軍和第3坦克集團軍的聯絡，切斷紅軍的退路；一面以“希特勒”、“帝國”師衝向城市；而第48裝甲軍則從東面加以配合。
3月12…14日，蘇德兩軍在哈爾科夫城內展開激烈的巷戰。“希特勒”師在紅軍抗擊下損失慘重，到3月13日只剩下22輛可以使用的坦克，而“虎”式坦克早就全部受損退出戰鬥。但在3月12日，“帝國”師已經抵達了市中心的主要火車站，並和“希特勒”一道逐漸清除了蘇軍的抵抗據點。而紅軍坦克第3集團軍在城外的退路已經被德軍切斷，只能由第2空軍集團軍利用夜航飛機進行補充。
3月14日晚上，戈利科夫被迫下令放棄哈爾科夫。3月15日，守衛該城的紅軍第17、19步兵旅和第179坦克旅向###圍。3月16日，黨衛裝甲軍重新佔領了哈爾科夫。從紅軍奪回哈爾科夫到他們再次失去這座城市，時間正好過了1個月。打回來的德軍瘋狂報復，僅黨衛軍“希特勒”師便屠殺了700多名蘇軍傷員。
在哈爾科夫失守之後，紅軍第3坦克集團軍於3月17日凌晨突圍。在損失了大量兵員，丟棄了眾多裝備後，這個已經疲憊不堪的紅軍坦克集團軍終於撤到了北頓涅茨河左岸，並被就地編入了西南方面軍。
當蘇德兩軍爭奪哈爾科夫時，哈爾科夫北面的別爾哥羅德方向，紅軍第40、69集團軍正在德軍第52軍、“勞斯”軍的壓力下後撤。3月13日，德軍“大日耳曼”師成功的切入了紅軍第40、69集團軍的結合部，並突入別爾哥羅德西面的鮑裡索夫卡（第二天佔領）。從3月17日起，攻取了哈爾科夫的第4裝甲集團軍，也開始以第48裝甲軍和黨衛裝甲軍向北挺進，配合對別爾哥羅德的攻勢。在德軍前進道路上，Ju…87和Bf…110飛機不斷轟炸蘇軍陣地，為裝甲車清道。
在“大日耳曼”師和黨衛軍裝甲軍的聯合攻勢下，別爾哥羅德於3月18日陷落。設在這裡的沃羅涅日方面軍司令部以及督戰的華西列夫斯基在清晨就逃之夭夭，撤離到北面的奧博揚。由於遭到德軍從西、南兩面展開的進攻，紅軍第69集團軍只得退過北頓涅茨河，留下第40集團軍在別爾哥羅德西面繼續抵抗。
此後，德國人繼續追擊撤退中的沃羅涅日方面軍，並趁機擴大地盤。曼施坦因打算在春季泥濘季節開始前，向北面的奧博揚和東面的沃爾昌斯克方向推進。而和中央集團軍群配合，對庫爾斯克方向採取進一步行動，似乎也並非不可能。
但此時冰雪已經開始融化，道路變得泥濘不堪。在哈爾科夫東面，蘇軍第1近衛騎兵軍的頑強阻擊也遲滯了德軍3天的行動。此後，蘇聯人又投入了