В этот день Манштейн издал приказ 4-й танковой армии начать наступление к рубежу Перещепино — Павлоград — Гришино. 21 февраля она заняла Павлоград. Советская группировка, наступавшая к Днепру, была разбита. Манштейн оценивал ее силу в два танковых, один стрелковый и один кавалерийский корпус. Затем во взаимодействии с 1-й танковой армией была разбита советская группировка, стоявшая перед фронтом этой армии. Манштейн полагал, что она насчитывала четыре танковых и механизированных корпуса. Ко 2 марта сражение закончилось.

Авиаразведка Юго-Западного фронта обнаружила проводимую Манштейном перегруппировку, но командование фронта расценило ее как намерение противника начать отвод основных соединений группы армий «Юг» за Днепр, а для прикрытии ее отхода бросить навстречу наступающим советским войскам танковые дивизии. Ставка согласилась с Ватутиным и санкционировала операцию по разгрому донбасской группировки противника и выходу к Днепру.

Поскольку начавший наступление 19 февраля ударом от Полтавы «Райх» уже 20 февраля захватил Новомосковск на реке Самаре, а на следующий день лейбштандарт подошел к Павлограду, наступающие советские части попали в ловушку к югу от Самары. Под удар попал 4-й стрелковый корпус 6-й армии. Его дивизии оказали ожесточенное сопротивление, и противнику не удалось прорвать фронт корпуса. Но тому пришлось отойти в район севернее Павлограда.

Командующий Юго-Западным фронтом генерал Н. Ф. Ватутин все еще думал, что контрудар танкового корпуса СС — это всего лишь попытка прикрыть отход основных сил группы армий «Юг» за Днепр, и приказал продолжать наступление. Это был роковой просчет. Еще было время, остановив наступление, бросить рвущиеся к Днепру танковые корпуса на отражение вражеского контрудара и предотвратить надвигавшуюся катастрофу. В ночь на 21 февраля командующий подвижной группой М. М. Попов, в отличие от командующего фронтом, оценивавший сложившееся как весьма серьезное, попросил разрешить отвести корпуса на рубеж 40–50 км севернее Красноармейского, но получил отказ, причем в штабе фронта подчеркнули, что «это противоречит возложенной на группу задаче».

21 февраля 4-й гвардейский, 10-й и 18-й танковые корпуса подвижной группы Попова, у которой к тому времени в строю оставалось только 40 танков, отражая контратаки немецкого XL танкового корпуса, продолжали наступление к югу от Красноармейского. 25-й танковый корпус подошел к Запорожью, а 1-й гвардейский танковый корпус — к Днепропетровску. февраля начался следующий этап немецкого контрнаступления. XLVIII танковый корпус от Гуляйполя ударил на Павлоград, LVII танковый корпус начал наступление против 1-й гвардейской армии. Одновременно после мощной артподготовки XL корпус 1-й немецкой танковой армии нанес удар от Селидово на Барвенково, a III танковый корпус — на Славянск, создавая угрозу окружения подвижной группы Попова.

В результате 1-му гвардейскому танковому корпусу пришлось отойти восточнее Павлограда. Многие части 6-й армии попали в окружение и были уничтожены. Также и основные силы группы Попова были уничтожены соединениями XL танкового корпуса, в который входили 7-я и 11-я танковые дивизии, дивизия СС «Викинг» и 333-я пехотная дивизия.

После того как 23 февраля XLVIII танковый и танковый корпус СС соединились в Павлограде, 25-й танковый корпус и находившаяся всего в 25 км севернее Запорожья 106-я отдельная стрелковая бригада, достигшая юго-восточной окраины Днепропетровска, оказались отрезаны от основных сил 6-й армии, от которых они оторвались почти на 100 км.

23 февраля Ватутин доложил в Ставку, что танковые корпуса немцев прорвались в районе действия 6-й армии и подвижной группы Попова. Но лишь 25 февраля ему было разрешено отвести правое крыло фронта на рубеж Северского Донца.

В этот день Манштейн уже послал обе свои танковые армии на север для подготовки наступления на Харьков. 1-я танковая армия должна была занять Петровское и Изюм и отрезать окруженным советским войскам пути отхода через Донец, а 4-й танковой армии предстояло наступать на Лозовую и далее по железной дороге к Харькову.

27 февраля 3-я танковая армия Воронежского фронта нанесла контрудар во фланг танкового корпуса СС, наступавшего против 6-й армии. Были взяты села Варваровка и Кегичевка к востоку от Краснограда. Однако вскоре 20 танков 12-го танкового корпуса и 19 танков 15-го танкового корпуса встали из-за отсутствия горючего и сами оказались в «котле», фронт окружения не был плотным, но отступавшие по равнинной местности советские части несли тяжелые потери от авиации и танков противника.

25-й танковый корпус был уничтожен практически полностью. Больше повезло 106-й отдельной стрелковой бригаде. Она смогла, уклоняясь от столкновений с противником, пройти Перещепино, Сахновщину, Краснопольское, Кочичевку, Алексеевское, двигаясь вслед за наступающими немецкими дивизиями, и в марте прорвалась через линию фронта южнее Чугуева почти без потерь. Из окружения вышло 5627 человек, что практически соответствовало штатному составу бригады. Из этого числа раненых было только 127, это говорит о том, что, как во время движения к Днепру, так и во время выхода из окружения, бригада почти не имела боев. Ей также удалось полностью сохранить артиллерию и технику.

Тем временем немецкий XL танковый корпус уничтожил все танки 18-го танкового корпуса из группы Попова, прорвавшиеся к Селидово, и оттеснил корпус обратно в район южнее Красноармейского. В самом городе оборонялся 4-й гвардейский танковый корпус, в то время как 10-й танковый корпус сражался к западу от Красноармейского.

Глубокий снежный покров заставлял танки действовать только по основным дорогам, что затрудняло выход из окружения советских танковых подразделений.

3-й танковый корпус, будучи сменен в Краматорске 57-й гвардейской стрелковой дивизией, направился к Красноармейску. 23 февраля у Андреевки его остановил XL танковый корпус, поддержанный пикирующими бомбардировщиками. 4-й гвардейский, 10-й и 18-й танковые корпуса отошли от Красноармейска в направлении Северского Донца и 26 февраля заняли оборону рядом с 3-м танковым корпусом.

В это время 52-я и 57-я гвардейские стрелковые дивизии оборонялись, соответственно, в Славянске и Краматорске против немецкого 3-го танкового корпуса.

27 февраля подвижная группа Попова наконец получила разрешение на отход к Северскому Донцу. Ставка вынуждена была расстаться с мечтами о скором броске к Днепру. Но отход слишком запоздал, и отходившие на Барвенково танковые корпуса оставили неприятелю почти всю бронетехнику.

57-я гвардейская стрелковая дивизия в 18 часов 28 февраля оставила Краматорск и к 1 марта заняла оборонительные позиции в Славянске, но долго здесь не задержалась. В ночь на 3 марта, чтобы избежать окружения, дивизия переправилась через Северский Донец и заняла оборону в районе Красного Лимана.

Немцы попытались форсировать Северский Донец, чтобы обойти Харьков с востока и взять город в кольцо. Однако 28 февраля в р-не Балаклеи XLVIII танковый корпус постигла неудача при попытке переправиться через Донец и развить наступление на Купянск. До 10 марта здесь успешно оборонялись дивизии 1-го гвардейского кавалерийского корпуса. Обороняющимся помогло то, что лед на Донце растаял и через реку нельзя было перебросить бронетехнику. После этой неудачи Манштейн стал рассматривать наступление XLVIII корпуса только как отвлекающий удар, перенеся главный удар в полосу наступления танкового корпуса СС.