Планы Ставки ВГК и Воронежского фронта были не вполне реалистичными. Воронежский фронт понес значительные потери: 56500 человек за январь 1943 г27. В феврале в дивизиях находилось по 3500—4000 человек28. Войска были измотаны после длительных ожесточенных боев, отставали тыловые службы. Не хватало топлива и боеприпасов. Поддержка с воздуха действий обоих фронтов оказалась ограничена в следствии разрушений аэродромной сети. Истребители, которые поднимались в воздух с отдаленных аэродромов, не всегда обеспечивали прикрытие сухопутных войск. Однако Ставка и командование фронта решили продолжать наступательные операции.
До конца февраля вермахт дополнительно сосредоточил южнее Орла 2 танковые, 4 пехотные дивизии. Из стран Европы соединения 2 пехотных дивизий были передислоцированы в Полтаву и Льгов.
По состоянию на 23 февраля дивизиями Воронежского фронта были освобождены Сумы и Ахтырка. 180 стрелковая дивизия из состава 69 армии смогла преодолеть реку Ворскла севернее Полтавы. К этому моменту изменилось в худшую сторону положение на южном направлении от Харькова, так как группа немецких дивизий уже была готова нанести мощный фланговый удар и прорваться в тыл Воронежского фронта, командование которого приняло решение наступать в западном направлении. В приказе командования 40 армии от 25 февраля отмечалось, что выход к Опошне создает возможности для взятия Полтавы. Кроме освобождения этого города возникали предпосылки для блокирования больших вражеских сил, которые начали отступать из района Валки в сторону Полтавы29. Наступательные действия Воронежского фронта окончательно приостановились 3 марта на рубеже городов: Сумы и Лебедин. Армии фронта, понеся серьезные потери, заняли оборону с целью остановить вражеское контрнаступление.
По итогам Харьковской наступательной операции Красная Армия одержала победу над войсками вермахта, отодвинув линию фронта на 100—200 километров. Одной из причин этого успеха, который не получилось закрепить, являлось значительное ослабление группы армий «Юг» после предшествовавших советских наступательных операций. Так завершилась Воронежско-Харьковская стратегическая наступательная операция, ставшая выдающейся по своему масштабу и результатам. За 50 дней советские армии смогли продвинуться на 360—520 километров, освободить от врага большую территорию, а также крупные города: Воронеж, Курск, Белгород и Харьков. Группа армий «Б» понесла серьезный урон: 2 немецкая армия потеряла значительную часть личного состава и военный техники, 8 итальянская и 2 венгерская армии оказались разбиты. Полностью или частично были разгромлены 26 вражеских дивизий. Потери составили 160000 солдат и офицеров, включая 77000 убитых, из которых свыше 49000 являлись военнослужащими вермахта30.
Советские потери достигли 153000 человек, из которых безвозвратные – 55400031.