К 17 августа противник прекратил активные действия на этом направлении, но ему удалось остановить советские армии, отбросить их на 20 километров к северу и сохранить за собой железную дорогу. В одном из последних боев погиб командир 31-го танкового корпуса генерал Д.Х. Черниенко. 27-я армия Трофименко с 4-м и 5-м гвардейским танковыми корпусами была остановлена на рубеже реки Ворскла.

К этому времени Ставка подкрепила Воронежский фронт еще двумя армиями. Слева от войск Москаленко на «линию огня» вышла 47-я армия (23, 218, 337, 29, 30, 38-я стрелковые дивизии) генерал-лейтенанта П.П. Корзуна. Ватутин поставил правофланговым армиям — 38, 40, 47-й — задачу перейти в наступление в западном и юго-западном направлениях, выйти к реке Псёл. При этом войска генерала Корзуна, поворачивая на юг, должны были во взаимодействии с 27-й армией окружить и уничтожить ахтырскую группировку противника. С этой целью 47-й армии придавались 10-й танковый и 3-й гвардейский механизированный корпуса. В районе Ямное — Яблочное, позади войск Трофименко, сосредоточилась 4-я гвардейская армия (5, 7, 8-я гвардейские воздушно-десантные, 68, 69, 80-я гвардейские стрелковые дивизии), которой командовал бывший маршал, разжалованный в генерал-майоры и дослужившийся до генерал-лейтенанта Г.И. Кулик.

Наступление началось в 7 часов утра 17 августа. Три советские армии прорвали оборону противника и продвинулись на 12–15 километров. На следующий день 38-я армия и правофланговые дивизии 40-й армии вышли к Псёлу.

В этот момент, после сильной артиллерийской подготовки и массированных налетов бомбардировочной авиации, немецкая механизированная группа из четырех дивизий нанесла мощный контрудар от Ахтырки на Богодухов, намереваясь отрезать и разгромить выдвинувшиеся вперед войска Воронежского фронта. 18 августа они сумели пробить в полосе 27-й армии коридор на глубину до 24 километров. Одновременно из района южнее Ахтырки в направлении на Колонтаев и Любовку атаковала дивизия СС «Мертвая голова». С выходом 48-го корпуса фон Кнобельсдорфа в район Каплуновки возникла угроза окружения 71-й и 241-й стрелковых дивизий, 4-го и 5-го гвардейского танковых корпусов. Ватутин, получив нагоняй от Сталина, приказал командующим 27-й, 6-й гвардейской, 4-й гвардейской и 1-й танковой армиями разгромить прорвавшуюся группировку противника и восстановить положение в районе Ахтырки. Однако противник упорно не желал уничтожаться. Другое дело, что севернее 40-я армия и 2-й танковый корпус, продолжая движение на запад, 19 августа ворвались в Лебедин. Войска 47-й армии захватили опорный пункт Тростянец и продвинулись до Тимофеевки, глубоко нависая над тылами ахтырской группировки противника.

Оставив попытки прорваться к Богодухову, немцы решили ликвидировать выступ в районе Котельвы и 20 августа ударил на юг, от Пархомовки на Краснокутск. Навстречу от Константиновки наступала дивизия «Мертвая голова». В то время как Кнобельсдорф окружал два советских танковых корпуса, Ватутин пытался окружить Кнобельсдорфа: армия Москаленко правофланговыми соединениями захватила Веприк к западу от Ахтырки и нацелилась на Гадяч и Зеньков.

В ночь на 22 августа Сталин продиктовал для Ватутина телеграмму следующего содержания:

«События последних дней показали, что Вы не учли опыта прошлого и продолжаете повторять старые ошибки как при планировании, так и проведении операций.

Стремление к наступлению всюду и к овладению возможно большей территорией без закрепления успеха и прочного обеспечения флангов ударных группировок является наступлением огульного характера.

Такое наступление приводит к распылению сил и средств и дает возможность противнику наносить удары во фланг и тыл нашим далеко продвинувшимся вперед и не обеспеченным с флангов группировкам и бить их по частям…

В результате действий противника наши войска понесли значительные и ничем не оправданные потери, а также было утрачено выгодное положение для разгрома харьковской группировки врага.

Я еще раз вынужден указать Вам на недопустимые ошибки, неоднократно повторяемые Вами при проведении операций, и требую, чтобы задача ликвидации ахтырской группировки противника, как наиболее важная задача, была выполнена в ближайшие дни…

Прошу не разбрасываться, не увлекаться задачей охвата Харьковского плацдарма со стороны Полтавы, а сосредоточить все внимание на реальной и конкретной задаче…»

Далее версии расходятся.

Официальная выглядит так: «В результате успешного осуществления завершающего этапа наступательной операции правого крыла Воронежского фронта, происходившего с 21 по 24 августа, наши войска разгромили ахтырскую группировку немцев».

Согласно мемуарам генерала Чистякова: «Когда мы уже считали, что противник остановлен и можно продолжать наступление, мне сообщили о переходе в мое подчинение 4-го гвардейского танкового корпуса генерала П.П. Полубоярова и 71-й стрелковой дивизии 27-й армии, которые окружены противником. На меня возлагалась обязанность вывести их из окружения… Быстро мы установили связь с окруженными войсками и с малыми потерями вывели их из окружения».

А в дневнике ОКХ 24 августа появилась запись: «В районе южнее Ахтырки были уничтожены остатки окруженной группировки противника. При этом захвачены 299 танков и 188 орудий, а также 1800 пленных».

К 25 августа части 40-й армии вышли в излучину реки Псёл к городу Гадяч и в район Лютеньков — Зеньков. 26 и 27 августа контрударами противника они были отброшены назад. Войска 4-й гвардейской армии вышли на реку Ворсклу и вновь овладели опорным пунктом Котельва.

На какое-то время генералу Готу удалось остановить советские войска на пути к Полтаве.

Степной фронт с 11 по 23 августа всеми своими силами, от рубежа к рубежу, теряя ежедневно до 5000 человек, рвался к Харькову.

5-я гвардейская танковая армия имела задачу охватить Харьков с юго-запада, занять Люботин и Коротич, перехватить железную дорогу на Полтаву. 53-я армия и 1-й механизированный корпус генерала М.Д. Соломатина обходили город с запада. 69-я армия наступала с севера. 7-я гвардейская должна была выйти к северо-восточной и восточной, а 57-я армия — к южной окраине.

Харьков с севера оборонял понесший большие потери 11-й корпус Рауса (106, 168, 198, 320, 167-я пехотные, 6-я танковая дивизии, 905-й дивизион штурмовых орудий) при 600 орудиях и минометах, с востока — 42-й армейский корпус генерала Франца Маттенклотта (39, 161, 282-я пехотные дивизии, 506-й тяжелый дивизион истребителей танков). Левый фланг Рауса прикрывала 3-я танковая дивизия Вестховена. Город был превращен в натуральную крепость:

«Оборона противника, по данным разведки и показаниям пленных, представляла собой систему дзотов с перекрытием в два-три наката и частично железобетонных сооружений. Широко применялся косоприцельный и фланкирующий огонь, все узлы сопротивления имели огневую связь, огневые точки были соединены ходами сообщения, передний край усилен инженерными сооружениями, проволочными и противотанковыми заграждениями, минными полями.

Все каменные строения на окраинах города были превращены в своеобразные долговременные огневые точки, нижние этажи домов использованы в качестве огневых позиций для артиллерии, верхние занимали автоматчики, пулеметчики и гранатометчики.