Все было го­тово для второго сражения за Харьков. Наступление танкового корпуса СС началось утром 6 марта. Город обороняли вошедшая в состав армии Рыбалко П.С. 253-я стрелковая бригада и 195-я танковая бригада. Успешно наступал «Лейбштандарт», пройдя за день почти 30 км и захватив плацдармы на реке Мжа, к востоку от города Валки. Для уничтожения огневых то­чек 48-й гвардейской стрелковой дивизии применялись тяжелые танки «Тигр».

Наступление немецкого 48-го танкового корпуса было намного менее успешным, чем эсэсовцев. Большая часть 6-й тан­ковой дивизии втянулась в уличные бои с 25-й гвардейской стрелковой дивизией и 179-й танковой бригадой полков­ника Рудкина Ф.Н. за железнодорожный узел Тарановка. 11-я танковая дивизия оттеснила кавалерийский корпус Соколова к Мже, но захватить плацдарм не смогла.

7 марта должно было стать днем наступления немцев на Харьков с трех сторон… Надо подчеркнуть, что план немецкого наступления предусматривал обход города, а не его лобовой штурм. Пока эсэсовские дивизии двигались в обход Харько­ва с севера, начал наступление корпус Рауса.

К 8 марта танковый корпус СС достиг решительного результата в прорыве обороны войск 3-й танковой армии юго-западнее Харькова. Разбитая 48-я гвардейская стрелковая дивизия выходила из боя для при­ведения себя в порядок. Брошенная в бой с марша 104-я стрелковая бригада в боях с «Дас Райхом» за Новую и Ста­рую Водолагу потеряла до 70% личного состава и, не имея даже 45-мм выстрелов и минометных мин, отошла в район хутора Кут.

Обострение обстановки к западу от Харькова вынудило командование Воронежского фронта ослабить оборону к югу от города. 8 марта 6-й гвардей­ский кавалерийский корпус был выведен из состава армии в распоряжение командования фронта и сосредотачивал­ся в районе Дергачей (к северу от Харькова).

Обстановка в целом еще не оценивалась советским командованием как катастрофа. Представитель Ставки ВГК на Воронеж­ском фронте Василевский A.M. готовил контрнаступле­ние. Предполагалось 25-28 марта 1943 г., после сосредо­точения 1-й танковой армии Катукова М.Е. и 64-й армии Шумилова М.С. (будущая 7-я гвардейская армия), перейти в наступление на Днепропетровск и Запорожье.  Во вто­ром эшелоне предполагалось использовать 62-ю армию Чуйкова В.И.

9 марта немцы захватили Ракитное, Ольшаны, Коротыч. Казалось, город был на расстоянии вытянутой руки. Штаб 4-й танковой армии запросил радиограммой штаб корпуса Хауссера о возможности захватить город внезап­ной атакой. После захвата Дер­гачей 10 марта и выхода «Лейбштандарта» к деревне Черкасское к востоку от города все было готово для штурма Харько­ва с севера. С востока город должен был атаковать полк «Дойчланд» дивизии «Дас Райх». Второй полк дивизии — «Дер Фюрер» — наступал в обход города с юга.

Оставшаяся в городе в качестве гарнизона 62-я гвардейская стрелковая дивизия и мест­ное население копали рвы, строили надолбы, заборы из колючей проволоки и ежи. Несколькими поясами город прикрывали баррикады. Приказом командующего Воро­нежским фронтом Голикова Ф.И. 2 марта начальником обороны города был назначен заместитель командующего фронтом, «герой» обороны Крыма в 1942 г. генерал-лей­тенант Козлов Д.Т. Впрочем, средств связи для управле­ния войсками в городе у него не было, и 11 марта, когда отдельные группы эсэсовцев прорвались к центру города, Козлов Д.Т. выехал из города, как было написано в отчете штаба 3-й танковой армии, «в неизвестном направлении».

Реальным руководителем обороны города был замести­тель командующего 3-й танковой армией генерал-майор Белов Е.Е. По капризу фортуны назначенная первона­чально в гарнизон города 62-я гвардейская стрелковая дивизия была выведена из города и заняла юго-западные подступы к нему. Занимавшие оборону в городе соеди­нения вступали в бой с марша и не имели информации о построенных оборонительных сооружениях, натыкаясь на них чаще всего случайно.

Для обороны Харькова в состав 3-й танковой армии прибыли 19-я стрелковая дивизия полковника Гоголицына Г.А., 17-я стрелковая бригада войск НКВД полковника Танкопия И.А., 86-я танковая бригада (почти без танков), три противотанковых полка и дивизион PC.

Помимо этого в состав 3-й танковой армии 9 марта поступил 2-й гвар­дейский танковый корпус Баданова В.М., насчитывавший 120 танков, из 3-й гвардейской армии Юго-Западного фронта. Также Воронежскому фронту передавался 3-й гвардейский танковый корпус Вовченко И.А. из состава Южного фронта.

Командование Воронежского фронта решило остановить наступление в обход города 6-м гвар­дейским кавалерийским корпусом и корпусом Баданова, одновременно предприняв наступление во фланг немец­ким войскам у Харькова. С этой целью создавалась удар­ная группировка в 40-й армии в составе 183, 340 и 107-й стрелковых дивизий и 102-й танковой бригады. Направле­нием наступления были Ольшаны, которые пред­усмотрительно Хауссер прикрыл «Тотенкопфом».

11 марта Богодухов был захвачен «Великой Гер­манией», и между 40-й и 69-й армиями образовался ни­чем не прикрытый разрыв. Это вынудило командование Воронежского фронта бросить корпуса Вовченко И.А. и Баданова В.М. в 40-ю и 69-ю армию соответственно. От первоначального плана контрудара по охватившей Харьков группировке пришлось отказаться. Более того, защищать город от обхода с севера было некому.

Главным участником уличных боев за Харьков стала дивизия «Лейбштандарт Адольф Гитлер». Утром 11 марта тремя боевыми группами дивизия начала штурм города со стороны Белгородского шоссе. Однако к 12 марта Г. Гот поменял свое решение об использо­вании эсэсовских дивизий в штурме города. Втягивание II танкового корпуса СС в уличные бои означало возмож­ность для защитников города вести бои до тех пор, пока это было целесообразно, а затем без помех покинуть Харь­ков. Поэтому командующий 4-й танковой армией приказал Хауссеру вывести из боев за Харьков дивизию «Дас Райх», сменить ею «Тотенкопф», бросив последний в обход горо­да с северо-востока. Углубившаяся в город на километр дивизия «Дас Райх» была выведена назад.

Уличные бои за крупный город всегда были непростой задачей. Бичом не­мецких танков и самоходных орудий стали 76,2-мм пушки, которые оборонявшие город советские войска устанав­ливали в подвалах и вели огонь вдоль улиц. Гренадеры 1-го полка «Лейбштандарта» про­двигались вперед квартал за кварталом, уничтожая огне­вые точки огнем танковых или пехотных орудий. Вскоре они вышли к центральной площади города. Двигавшийся параллельным маршрутом 2-й танкогренадерский полк «Лейбштандарта» также постепенно вышел к Красной площади города.

У Рыбалко П.С. был всего один резерв — 18-й танковый корпус Бахарова Б.С., которому вскоре пришлось вступить в бой с эсэсовскими частями. 14 мар­та 18-й танковый корпус получил приказ подчинить себе 173-ю отдельную бригаду и выбить противника из Рогани, выйти на северо-восточную окраину Харько­ва. Но корпус Бахарова Б.С. мог задержать смыкание кольца вокруг Харькова на сутки или двое, и эту задачу он в це­лом выполнил.  Поняв, что избежать окружения города не удастся, командующий 3-й танковой армией 15 марта принял решение вывести окружаемые в городе и его при­городах соединения.

Прикрывать отход должна была 62-я гвардейская стрелковая дивизия. Прорыв был осуществлен в целом успешно, и к 17 марта защитники Харькова сосредоточились на восточном берегу реки Северский Донец. В ходе прорыва погибли командир 17-й бригады войск НКВД полковник Танкопий И.А. и командир 62-й гвардейской стрелковой дивизии гвардии генерал-майор Зайцев Г.М.

Контрнаступление немцев под Харьковом зи­мой 1943 г. могло состояться и состоялось исключительно благодаря концентрации в Донбассе и в районе Харькова крупных танковых соединений. Многие из них только что прошли переформирование, перевооружение и, как след­ствие, имели высокую комплектность личным составом и техникой.

Следует учитывать, что на 18 февраля 1943 г. в 3-й советской танковой армии формально числилось 432 танка. Однако из этого числа 122 ремонтировались на дорогах, 214 машин были подбиты или технически неисправными и находились на дорогах и полях боев по пути от Россоши до Харькова. Только 96 танков, или 22% от их обще­го числа, были боеготовы и могли участвовать в насту­плении. Эта тенденция сохранилась и далее: на 1 марта 1943 г. в 3-й танковой армии было 105 боеготовых машин.

Накопив резервы, Манштейн в конце февраля 1943 г. перешёл в наступле­ние против растянутых флангов ослабленных длительным наступлением соединений противника. Эффект от уда­ра свежих дивизий был вполне ожидаемым: отступление противника по всему фронту и переход стратегической инициативы от одного участника конфликта к другому. По­теряв Харьков, советское командование было вынуждено остановить наступление по всему фронту и задействовать для стабилизации обстановки выведенные из-под Сталин­града армии.

Несмотря на общее неудачное для со­ветской стороны развитие событий, оргвыводы были сде­ланы только в отношении командующего Воронежским фронтом Голикова Ф.И. Командующий Юго-Западным фронтом Ватутин Н.Ф. не только не был смещен с поста командующего фронтом (точнее, был лишь перемещен с Юго-Западного фронта на Воронежский), но и получил очередное звание генерала армии. Генерал-лейтенант Попов М.М., командовавший подвижной группой Юго-За­падного фронта, вскоре получил повышение, будучи на­значен в июне 1943 г. командующим Брянским фронтом. Свои посты сохранили также командующие участвовав­шими в сражении армиями и корпусами.