【上兩章的標點已經加上，系統問題，今天在網吧更新。】
對德國人突然進攻，西南方面軍的作戰行動，最初無論是遠在莫斯科的紅軍最高統帥部，還是在西南方面軍側翼活動的沃羅涅日方面軍，都沒有引起足夠的重視，他們仍然頑固的認爲，德國人的反擊只不過是爲了掩護他們從第聶伯河的撤退，因此在這一期間，沃羅涅日方面軍仍然在向西拼命推進。
直到西南方面軍被德國人趕過了北頓涅茨河之後，沃羅涅日方面軍司令員戈利科夫上將才發現自己處境十分險惡，此時，剛剛打垮了西南方面軍的德軍第4裝甲集團軍正在北上，準備和德軍肯普夫戰役集羣一道打擊自己的部隊，這樣一來，沃羅涅日方面軍左翼的3個集團軍，第3坦克集團軍，第40，69集團軍，就將遭到14個精銳德國師、包括4個裝甲師、3個黨衛隊裝甲步兵師、1個摩托化步兵師、3個步兵師的攻擊，而紅軍在這個方向能夠使用的坦克大約只有70輛，德軍則不少於370輛。
面對這樣糟糕的局面，這位紅軍上將還緊急要求上級，爲他那些兵員物資消耗嚴重的部隊提供補充，但由於最近的供應基地也遠在200公里以外，增援是完全不可能的了。
擁有豹式坦克的第4裝甲集團軍，向現在只有70輛坦克的沃羅涅日方面軍所屬的坦克第3集團軍進攻，該集團軍原有300多輛坦克，德國第4裝甲集團軍猛撲了過去，但這次進攻卻並不十分順利，在蘇軍坦克第3集團軍司令員雷巴爾科少將的指揮下，缺乏坦克和彈藥的蘇軍利用50毫米的反坦克炮來抵抗堅盔厚甲的德國坦克，在蘇聯境內組織的捷克斯洛伐克軍隊也參加了戰鬥。
在和強大德軍的激戰中，紅軍損失巨大，各坦克旅各僅剩6輛坦克，各摩托化步兵營只有16～20人，但蘇聯人的拼死抵抗，使德軍在2天的進攻中僅僅前進了6到8公里，同時把肯普夫戰役集羣所屬的勞斯軍投入了戰鬥，該軍編成內的大日耳曼師憑藉豹式坦克，取得了巨大的戰果，該師後來宣稱只損失豹式坦克1輛4號坦克7輛。
在投了如此強大的兵力之後，而兵力匱乏沒有預備隊的沃羅涅日方面軍，這時已經拿不出什麼部隊來堵住這個缺口了，爲了援救沃羅涅日方面軍，斯大林下令抽調近衛第2軍坦克和第18軍，最高統帥部坦克第3軍前往增援。
1941年7月4日，德軍第4裝甲集團軍的部隊已經逼近了哈爾科夫，此時隆美爾本人也再次來到南方集團軍羣司令部，給前線部隊打氣。當天第4裝甲集團軍所屬的黨衛隊裝甲軍，爲了拿下哈爾科夫作爲獻給隆美爾的禮物，在步兵第320師配合下，他們不顧重大傷亡，從哈爾科夫北面進行迂迴，切斷了紅軍的退路，而裝甲第48軍則從東面對該城進行攻擊，在別爾戈羅德方向，已經沒有了炮彈的紅軍第40集團軍此時正在和德國勞斯軍惡戰。
7月5日黨衛隊部隊衝入了哈爾科夫城，蘇德兩軍發生了激烈的巷戰，兩天以後德軍包圍了紅軍坦克第3集團軍，蘇聯紅軍統
仗打到這個份上，哈爾科夫城的陷落已成定局，從紅軍奪回哈爾科夫到他們再次失去這座城市，時間正好過了半個月，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衆多裝備後，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。
第2天，德軍大日耳曼摩托化步兵師佔領了別爾戈羅德，對古德里安來說，當前最大的目標就是趁着紅軍撤退，在莫斯科戰役之前，儘可能多的從俄國人手裡多搶佔一些地盤。此後一段時間，紅軍沃羅涅日方面軍一直都在德軍的追擊下向後撤退。
但到了7月26日，由於德軍兵力不足，加上道路泥濘不堪，而紅軍新增援上來的3個集團軍，第1坦克集團軍、第21、64集團軍，已經開到古德里安只好命令停止了追擊，而退過了北頓涅茨河的紅軍沃羅涅日方面軍，則沿着河岸在庫爾斯克南部的奧博揚地區建立了陣地。
這裡就是後來庫爾斯克突出部的正南面，此時在經歷了幾個月的殘酷廝殺後，互有勝負的蘇德兩軍終於在哈爾科夫之戰中消耗完了大量的力量，於是兩軍都轉入了防禦，在雙方完成休整和補充之前蘇德戰場將進入一個短暫的休戰期。
此時古德里安已經把大量的烏克蘭部隊調集到了斯大林格勒外圍，南方集團軍羣連續作戰。物質已經是嚴重不足了，就算是古德里安修復了蘇聯境內的鐵路，還有烏克蘭的一些工廠提供彈藥，但也需要大約十多天時間來補充彈藥物質，纔有辦法發動大規模的進攻戰。
而現在的戰局已經出現了新的變法，一邊是古德里安選擇直接北上進攻重點防守的斯大林格勒，另一種選擇是與德國中央集團軍羣合作攻擊庫爾斯克，這需要看隆美爾元首如何出招了，現在李默只能安心補充物質彈藥，不然一切無從談起。
哈爾科夫之戰給紅軍造成的人員損失也是相當可觀的，德國第4裝甲集團軍宣佈他們一共打死了40130名蘇聯紅軍，俘虜了7430人，擊毀的紅軍技術兵器包括767輛坦克，1072門火炮，而根據俄羅斯1993年發表的資料。
紅軍在沃羅涅日到哈爾科夫方向發動進攻，到哈爾科夫戰役最終結束，紅軍各參戰部隊一共死亡失蹤被俘了10萬人，受傷和患病14萬多人，損失坦克和自行火炮1347輛，各種口徑的火炮迫擊炮7291門，飛機417架，其中在和德國第4裝甲集團軍於交戰中，損失的兵力大約爲3萬人，損失坦克和自行火炮約200輛。
對於哈爾科夫戰役中德軍的損失，至今還沒有一個全面的統計數字，估計爲一萬五千人。