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，同時把肯普夫戰役叢集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，為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群司令部，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，為了拿下哈爾科夫作為獻給隆美爾的禮物，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