Войска противника, применив 400 танков и САУ, оттеснили части Воронежского фронта за речку Мерчик, достигли дороги Харьков-Полтава. 1 танковая армия Воронежского фронта перешла к обороне, располагая 260 танками и штурмовыми орудиями. Позднее она отступила на 18—20 километров. 17 августа 1 танковая армия остановила наступление немцев108. В этот же время развернулись бои за северные районы Харькова.
18 августа 57 армия продолжила наступательные действия, охватывая с юга Харьков. Ее пяти дивизиям, поддержанных танками, предписывалось продвигаться в сторону Мерефы. Ожесточенные боестолкновения разворачивались на флангах Степного фронта. 53 армия стремилась охватить Харьков с западного направления. Ее соединения 18—19 августа сражались с неприятелем за лесные массивы западнее Харькова. Их удалось обойти и очистить от немецких войск.
Руководство группы армий «Юг» для улучшения положения харьковской группировки подготавливало контрудар с северо-западного направления на Богодухов. Поэтому в Ахтырке была сформирована ударная группа: дивизии СС «Великая Германия» и «Мертвая голова», 10 моторизованная дивизия, соединения 7, 11 и 19 танковых дивизий, 2 батальона тяжелых танков.
На рассвете 18 августа немецкие войска перешли в контрнаступление. Создав преимущество в танках, враг в полосе 7 километров вклинился на 24 километра в боевые порядки 27 армии Воронежского фронта. Вспомогательный удар был нанесен дивизией СС «Мертвая голова». Над 71 и 241 стрелковыми дивизиями, 4 и 5 гв. танковыми корпусами нависла угроза окружения. Ситуацию исправили за счет наступления правого крыла фронта в составе 38, 40 и 47 общевойсковых армий, введения в бой 4 гв. армии. Их действия поддержали части 1 и 5 гв. танковых армий. Эти соединения осуществили охват левого крыла группировки противника. 47 армия прорвала боевые порядки немецкой 4 танковой армии. 19 августа 1 танковая армия во встречном сражении одержала победу над противником, отбросив его на 8—10 километров. 20 августа 4 гв. танковый корпус вел жестокие бои в районе Колонтаева с дивизией СС «Мертвая голова». Части 4 и 5 гв. танковых корпусов пробились из окружения, понеся серьезные потери в живой силе и военной технике. Немецкие войска перешли к обороне.
20 августа 53 армия успешно наступала по направлению к городу Коротичу, через который проходит железная дорога Полтава – Харьков. Соединения армии освободили населенные пункты в 6—12 километрах к северо-западу от Харькова. Советское командование перебросило 5 гв. танковую армию южнее Полевого, чтобы атаковать Коротич,