Командующий Воронежским фронтом 9 августа упрекнул командира 1 танковой армии в том, что большая часть армии заняла оборонительную позицию после столкновения с дивизией СС «Райх», понесшей значительные потери. Он потребовал найти уязвимые места в неприятельских позициях, нанести удары по его флангам и тылам, окружить и разгромить врага. Это было верно лишь отчасти. Вечером 9 августа две бригады 6 танкового корпуса 1 танковой армии нанесли удар по противнику южнее Богодухова, освободили Мурафу и Александровку, достигнув речки Мерчик.
29 корпус из 5 гвардейской танковой армии, наступая на Казачью Лопань, преодолел сопротивление немецкой танковой дивизии, рассек ее оборону, а также вышел в район между реками Уда и Лопань. 55-километровый разрыв появился между 4 танковой армией вермахта и группой «Кемпф».
9 августа Ставка ВГК приказала перевести в резерв 5 гв. танковую армию после понесенных больших потерь, а также передать ее командованию Степного фронта.
В соответствии с планом Ставки предусматривалось нанесение ударов с разных направлений по Харькову с возможностью его широкого охвата. Для выполнения этой задачи планировалось привлечь следующие армии: 53, 57, 69, 7 гв. общевойсковые, 1 и 5 танковые. Три армии Воронежского фронта будут вести наступательные действия в направлении Ахтырки, Богодухова, а затем Мерефы, включая охват Харькова с северо-западного направления. На последней стадии контрнаступления командованию фронта Ставкой ВГК передавались резервы: 47 армия, 4 гв. армия.
Командование Юго-Западного фронта запланировало основной удар в направлении Сталино (Донецка). Части его соединений предстояло атаковать Мерефу для оказания помощи Степному фронту в окружении Харькова. Советское командование собиралось силами Южного фронта ударить в направлении Сталино навстречу соединениям Юго-Западного фронта. Ставка ВГК вслед за освобождением Харькова планировала продолжить наступление фронтов, участвующих в стратегической операции, чтобы к 23—25 августа достичь линии: Полтава, Красноград, Барвенково.
Накануне битвы за Харьков 1 и 5 гв. танковая армии обладали сниженными наступательными возможностями после больших потерь в предыдущих напряженных боях. В 1 танковой армии оставалось 268 исправных танков, а в 5 гв. танковой армии – 106 танков.
Командование вермахта принимало самые серьезные меры для сохранения контроля над Харьковом. Для этого перебрасывались танковые дивизии с оборонительной линии на реке Миус. Фельдмаршал Манштейн вспоминал, что советские войска потеснили немецкую 4 танковую армию, намереваясь охватить с запада группу Кемпфа, а также ее окружить в Харькове. 12 августа были предприняты успешные советские атаки против немецких дивизий к востоку и юго-востоку от Харькова106.
3—8 августа воздушные армии (2, 5, 17)