這樣一來，到3月10日，德軍已經(jīng)從南面進逼博戈杜霍夫，該城第二天被“大日耳曼”師攻占；第4裝甲集團軍則從北面迂回哈爾科夫。當天午后，“希特勒”師已經(jīng)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(xiàn)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(wèi)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(xù)向哈爾科夫北面迂回，割裂第69集團軍和第3坦克集團軍的聯(lián)系，切斷紅軍的退路；一面以“希特勒”、“帝國”師沖向城市；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(nèi)展開激烈的巷戰(zhàn)?！跋Ｌ乩铡睅熢诩t軍抗擊下?lián)p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(zhàn)斗。但在3月12日，“帝國”師已經(jīng)抵達了市中心的主要火車站，并和“希特勒”一道逐漸清除了蘇軍的抵抗據(jù)點。而紅軍坦克第3集團軍在城外的退路已經(jīng)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(wèi)該城的紅軍第17、19步兵旅和第179坦克旅向東突圍。3月16日，黨衛(wèi)裝甲軍重新占領了哈爾科夫。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(wèi)軍“希特勒”師便屠殺了700多名蘇軍傷員。

在哈爾科夫失守之后，紅軍第3坦克集團軍于3月17日凌晨突圍。在損失了大量兵員，丟棄了眾多裝備后，這個已經(jīng)疲憊不堪的紅軍坦克集團軍終于撤到了北頓涅茨河左岸，并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”軍的壓力下后撤。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(jié)合部，并突入別爾哥羅德西面的鮑里索夫卡（第二天占領）。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(wèi)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(wèi)軍裝甲軍的聯(lián)合攻勢下，別爾哥羅德于3月18日陷落。設在這里的沃羅涅日方面軍司令部以及督戰(zhàn)的華西列夫斯基在清晨就逃之夭夭，撤離到北面的奧博揚。由于遭到德軍從西、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(xù)抵抗。

此后，德國人繼續(xù)追擊撤退中的沃羅涅日方面軍，并趁機擴大地盤。曼施坦因打算在春季泥濘季節(jié)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，對庫爾斯克方向采取進一步行動，似乎也并非不可能。

但此時冰雪已經(jīng)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(wèi)騎兵軍的頑強阻擊也遲滯了德軍3天的行動。此后，蘇聯(lián)人又投入了西南方面軍和沃羅涅日方面軍的預備隊—第2和第3近衛(wèi)坦克軍和步兵第203、167、113師。斯大林的勝利象征朱可夫，也被從西北方面軍召回，于3月16日被派往沃羅涅日方面軍，組織在奧博揚地區(qū)的防御。

但來到第69集團軍防守的一些地段后，朱可夫沒有看見蘇聯(lián)士兵，自己倒差點落入德國人之手。蘇軍戰(zhàn)線的空虛可見一斑。由于這段不愉快的經(jīng)歷，朱可夫在到達沃羅涅日方面軍司令部后，當著華西列夫斯基和赫魯曉夫（他從3月開始擔任沃羅涅日方面軍軍事委員）的面，奚落了戈利科夫一番。