| Армия | Соотношение по пехоте | Соотношение по орудиям и миномётам | Соотношение по танкам |
| 21 А | 2,3 : 1 | 1,5 : 1 | 1 : 1,4 |
| 28 А | 2,8 : 1 | 2,2 : 1 | 2,1 : 1 |
| 38 А | 2,6 : 1 | 1,4 : 1 | 1 : 1,3 |
| 6 А и арм. группа | 1,6 : 1 | 2,0 : 1 | 11,8 : 1 |
Анализируя подготовку операции, следует отметить, что план наступления характеризовался решительностью цели, так как группировку противника намечалось разгромить путём двойного охвата с одновременным рассечением её на две части. Ставка ВГК и командование Юго-Западного направления смогли восполнить потери и создать мощные ударные группировки. На направлении главного удара фронта было достигнуто существенное превосходство над противником в танках, в войсках удалось создать высокий наступательный дух.
Вместе с тем, в подготовке операции было много существенных недостатков и досадных просчётов. Прежде всего это относится к плану наступления. Так, решительная по своей сути цель операции должна была выполняться осторожными действиями войск, о чём свидетельствуют и намеченные средние темпы наступления (6 — 8 км в сутки), и недостаточно решительное наращивание сил и средств на направлении главного удара фронта, и поздние сроки ввода в сражение танковых корпусов (использование их предусматривалось лишь на третий день наступления). Просчётом явилось и то, что наступление главной ударной группировки планировалось осуществить из оперативного мешка, слабо защищённого от ударов противника с юга.
Одиннадцати дивизий, имевшихся в составе 57 и 9-й армий Южного фронта было крайне недостаточно для создания непреодолимой обороны в занимаемой ими 176-километровой полосе на южном фасе Барвенковского выступа. Более того, из этих армий были изъяты и переданы в состав Юго-Западного фронта одна стрелковая дивизия, две стрелковых и три танковых бригады, восемь артиллерийских полков и по 500 человек из остальных дивизий. И это делалось несмотря на то, что имелись сведения о сосредоточении танковых соединений армейской группы «Клейст» перед войсками этих армий. Для отражения возможных ударов крупных танковых группировок врага предлагалось создать мощные противотанковые резервы, однако этого не было сделано. Задачи 57 и 9-й армий были пассивными. Лишь одна дивизия 57-й армии должна была наступать и обеспечивать левый фланг оперативной группы генерала Л.В.Бобкина. Всё это позволяло войскам группы «Клейст» свободно маневрировать.
К недостаткам плана следует отнести и то, что не было отдано безоговорочного приоритета наступлению. Часть сил фронта была явно нацелена на ведение обороны. Резервные соединения вместо активных наступательных задач получили указание готовить оборону и контратаки. В то время, когда фронту крайне не хватало дорог, когда срывались сроки сосредоточения войск, возводились оборонительные рубежи и полосы заграждении далеко в тылу наступательных группировок. К другим недостаткам в подготовке операций следует отнести: низкие темпы перегруппировки войск и её незавершённость, пренебрежение штабов и войск оперативной маскировкой, низкий уровень организации управления и взаимодействия, недостаточную сколоченность соединений, объединений и их штабов. Весьма отрицательно повлияла на подготовку операция недооценка как оборонительных, так и наступательных возможностей противника.
2. Наступление Юго-Западного фронта на харьковском направлении
Наступило 12 мая. Едва забрезжил рассвет, как в рощах, балках, лощинах, просто на позициях начались митинги личного состава. На них был доведён приказ Маршала Советского Союза С.К.Тимошенко № 3 о переходе Юго-Западного фронта в решающее наступление. В 6 часов 30 минут, после часовой пристрелки целей, началась артиллерийская подготовка атаки. Через сорок минут после её начала оборона противника подверглась бомбовым и штурмовым ударам авиации. В 7 часов 30 минут ударные группировки Юго-Западного Фронта перешли в наступление одновременно с Барвенковского и Старо-Салтовского плацдармов.
Соединения 6-й армии и армейской группы генерала Л.В.Бобкина 12 мая, преодолев сопротивление подразделений 62-й пехотной и 454-й охранной дивизий, продвинулись на глубину 12 — 15 км и на 36-километровом фронте вышли ко второй полосе обороны, проходившей по западному берегу р. Орель. Форсировав её передовыми частями, они захватили на правом берегу три плацдарма24. Наибольшего успеха в 6-й армии достигла 266-я стрелковая дивизия полковника А.И.Таванцева, которая продвинулась на глубину до 15 км. Отличилась в первый день наступления и армейская группа генерал-майора Л.В.Бобкина. К середине дня, когда стрелковые дивизии прорвали главную полосу и продвинулись на глубину 4 — 6 км, командующий группой, будучи отличным знатоком кавалерийской тактики, решительно внёс коррективы в ранее разработанный план и ввёл в сражение 6-й кавалерийский корпус для своевременного развития тактического успеха в оперативный (по плану корпус должен был вводиться I8 мая). Стремительные действия кавалеристов, которыми командовал генерал-майор А.А.Носков, лишили противника возможности закрепиться на промежуточных рубежах.
Вечером 12 мая и в ночь на 13 мая противник, стремясь ликвидировать захваченный армейской группой плацдарм на р. Орель, ввёл в бой дополнительные силы. Темп наступления кавалерийского корпуса несколько снизился. 13 мая войска южной ударной группировки продвинулись ещё на 4 — 8 км и завершили прорыв второй полосы обороны противника. Таким образом, за двое суток наступления тактическая зона обороны противника была прорвана. Фронт прорыва был расширен до 50 км. Согласно плану операции, 14 мая следовало вводить в сражение 21-й и 23-й танковые корпуса 6-й армии. Обстановка в целом способствовала этому: командующий группой армий «Юг» фельдмаршал фон Бок, не надеясь на сопротивление своих войск, устойчивость которых из-за понесённых потерь снизилась, обратился к Гитлеру с просьбой перебросить из группы «Клейст» 3 — 4 дивизии для ликвидации бреши южнее Харькова; на командном пункте 6-й немецкой армии царило тяжёлое настроение и была начата подготовка к обороне города. Словом, противник находился в критическом состоянии. Нарастив силу удара путём ввода в сражение танковых корпусов и резервов, фронт имел возможность стремительно развить достигнутый успех. К сожалению, это сделано не было.
Причин отказа от разработанного ранее плана операции несколько. Во-первых, к намеченному сроку рубеж ввода танковых корпусов (В. Берека, Ефремовна) полностью захвачен не был. Во-вторых, командующий войсками фронта вынужден был перенацелить авиацию 6-й армии (около 100 самолётов) на поддержку северной ударной группировки, во фланг которой противник нанёс контрудар силами двух танковых и одной пехотной дивизий. Следовательно, при вводе танковых корпусов они могли оказаться без авиационной поддержки. В-третьих, после ввода в прорыв эшелону развития успеха пришлось бы самостоятельно форсировать р. Берестовая, не имея к тому же переправочных средств25. Вязкое дно и широкая пойма не представляли возможности танковым частям переправляться без мостов и переправ. Ощущалась также нехватка горючего26. Однако главной причиной следует считать то, что командование фронта под влиянием сравнительно легко достигнутых в первые дни успехов переоценило возможности своих войск и недооценило способность противника к сопротивлению. Об этом говорит, в частности, содержание боевого донесения штаба фронта от 15 мая. «Для нас теперь совершенно ясно, — сообщалось в донесении, — что противник, сосредоточив в Харькове две полнокровные танковые дивизии, вероятно, готовился к наступлению в направлении Купянск и что нам удалось сорвать это наступление в процессе его подготовки. Очевидно также» что сейчас противник в районе Харькова не располагает такими силами, чтобы развернуть против нас встречное наступление»27. В этом же донесении предлагалось также более активно использовать войска Брянского фронта. «У нас создается впечатление, — докладывал маршал С.К.Тимошенко, — что в настоящее время противник не только не готов к активным действиям в направлении Куpcк-Воронеж или Обоянь-Оскол, но даже не имеет солидных сил для прочного удержания за собой фронта Курск, Обоянь»28.
В этой критической для врага обстановке немецкое командование проявило завидную решительность и сделало всё возможное для укрепления обороны, в частности, резко активизировало действия авиации. Командующий 6-й армией генерал Паулюс, не дожидаясь окончательного сосредоточения в Харькове 305-и пехотной дивизии, изменил станции назначения эшелонам с войсками этой дивизии. Одни были направлены в Красноград, другие — в Тарановку. И уже на исходе 15 мая части 305-й дивизии контратаковали части 6-го кавалерийского корпуса в районе Краснограда. Гитлер потребовал отразить наступление войск Юго-Западного фронта наличными силами и не трогать дивизии из армий группы «Клейста», а начало наступления последней перенести с 16 на 17 мая29.
Нет сомнения, что ввод в сражение танковых корпусов мог бы сорвать все мероприятия противника и коренным образом изменить оперативную обстановку на харьковском направлении. Однако корпуса не были введены ни 14, ни 15, ни 16 мая, хотя к исходу 15 мая, благодаря успешным действиям 411-й и 266-й стрелковых дивизий, которые продвинулись на 7 — 11 км, удалось выйти к р. Берестовая и форсировать её в районе Охочае. Танковые корпуса находились в это время в 25 — 35 км от линии соприкосновения войск и не смогли к 3 часам 16 мая войти в сражение, как того требовал маршал С.К.Тимошенко. Приказ не был выполнен, потому что танковые корпуса не были подготовлены к ночным действиям. Кроме того, саперные подразделения не успевали навести переправы на р. Берестовая.
В эти дни соединения 6-го кавалерийского корпуса полуокружили Красноград и завязали бои на его окраинах. Фронт наступления армейской группы превышал уже 50 км. Обеспечивая левый фланг группы, 16 мая в наступление перешла 150-я стрелковая дивизия 57-й армии.