В это время там назначенный комендантом города заместитель командующего Воронежским фронтом генерал-лейтенант Д. Т. Козлов пытался организовать оборону силами немногочисленного гарнизона. Противник, потеснив ослабленные 69-ю и 3-ю танковые армии превосходящими силами, вел бои уже на юго-западной и южной окраинах Харькова. Немецкие танки и пехота яростно рвались к центру города.

Попытку удержать город, усилив его оборону частью сил 40-й армии, нужно было делать значительно раньше. Теперь нечего было и думать о переброске войск и организации обороны в те считаные часы, которые оставались в распоряжении командующего 40-й армией. Так генерал Москаленко и доложил командующему фронтом. Тот согласился с тем, что удержать город уже невозможно, и приказал генерал-лейтенанту К. С. Москаленко вернуться в свою армию, чтобы принять меры против попыток противника обойти ее левый фланг.

Генерал Москаленко возвратился в Грайворон, куда переехал штаб армии, и с ходу включился в непосредственное руководство боем. На следующее утро 35 немецких бомбардировщиков совершили налет на Грайворон. Удару с воздуха подвергся командный пункт и узел связи, причем несколько самолетов люфтваффе произвели прицельную бомбардировку и обстрел из пушек и пулеметов с высоты 200–300 м. Управление войсками было под угрозой, но командованию армии удалось переместить командный пункт в район села Крюково.

Обстановка усугублялась еще и тем, что одновременно противник, отбросив части 69-й армии и выйдя на левый фланг 40-й армии, перешел в наступление силами пехотной и танковой дивизий с приданными частями. Танки и пехота неприятеля подошли к Грайворону. На южной окраине города завязался тяжелый бой. 100, 309-й стрелковым дивизиям и 5-му гвардейскому танковому корпусу удалось с наступлением темноты организованно отойти, однако при этом Грайворон и Большая Писаревка были потеряны.

Направления ударов противника определились: одно — Грайворон, Борисовка, Томаровка, другое — вдоль шоссе Харьков — Белгород. Первое из них командование 40-й армии прикрыло силами дивизий, отошедших от Грайворона. В населенном пункте Головчино, что на полпути между Грайвороном и Борисовкой, оно организовало противотанковый опорный пункт. Немецкие войска упорно пытались овладеть им, но каждый раз откатывались с потерями.

Здесь боем непосредственно руководил командующий артиллерией армии полковник И. М. Снегирев. Таранному удару немецких тяжелых танков он противопоставил гибкое и эффективное применение всей имевшейся в районе Головчино артиллерии. Две трети ее Иван Михайлович Снегирев, лично возглавлявший расстановку огневых средств, поставил на прямую наводку. Артиллеристы нанесли тяжелый урон эсэсовским танковым частям. Особенно отличился в этом бою 4-й гвардейский истребительно-противотанковый полк, который и прежде не раз наносил врагу весьма чувствительные удары.

Под Головчино смертью храбрых пали полковник И. М. Снегирев и старший помощник начальника оперативного отделения штаба артиллерии армии капитан М. В. Давыдов.

В последующие дни, когда части 40-й армии отошли от Головчино, ожесточенные бои развернулись сначала в районе Борисовки, а затем в районе Томаровки. Там на усиление 40-й армии прибыл 3-й гвардейский танковый корпус под командованием генерал-майора И. А. Вовченко. Танки и все имевшиеся у К. С. Москаленко силы были до предела использованы для остановки наступающего противника. Даже зенитная артиллерия была поставлена на огневые позиции для ведения огня прямой наводкой и применялась против немецких танков и автоматчиков.

Против 40-й армии действовали крупные силы противника, оснащенные новейшим вооружением. Именно там бойцы армии впервые в массовом порядке встретились с танками «Тигр», штурмовыми и самоходными орудиями новых модификаций.

Под Борисовкой к генералу К. С. Москаленко пришел командир 3-го гвардейского танкового корпуса и доложил, что его танки не пробивают лобовую броню новых немецких боевых машин типа «Тигр». Ничего подобного до тех пор не было. Заинтересовались случившимся также приехавший в армию член Военного совета фронта генерал-лейтенант Ф. Ф. Кузнецов и член Военного совета-армии полковник И. С. Грушецкий. Все вместе они и отправились на наблюдательный пункт генерала И. А. Вовченко и убедились, что он прав. В бинокли было видно, что снаряды советских танковых пушек высекают сноп искр на лобовых частях немецких танков и рикошетируют в сторону, то есть нужно бить их не в лоб, а в борт или в корму. Это, конечно, совсем не одно и то же, так как требовало не только иной расстановки орудий в противотанковых опорных пунктах, но и величайшей силы духа. Ведь теперь нужно было сначала пропускать немецкие танки мимо себя, а уже потом бить по ним. Так впервые в войне качественное превосходство в бронетанковом вооружении впервые перешло к немецкой армии.

По-иному развивались события к югу от Харькова, в полосе обороны 3-й танковой армии. Здесь соединениям 48-го танкового корпуса немцев не удалось достичь столь значительных успехов. Встречая организованное, все возраставшее сопротивление советских войск, они вынуждены были последовательно прорывать эшелонированные в глубину позиции и рубежи, неся при этом большие потери в танках. Особенно ожесточенные бои разгорелись в районе населенного пункта Соколово, где в «самое пекло» сражения попал первый усиленный чехословацкий батальон. Имевший 979 человек, он только 19 февраля прибыл на станцию Валуйки и после 300-километрового марша вышел в район Соколово, где его включили в 3-ю танковую армию.

8 марта после нескольких массированных ударов авиации части 48-го танкового корпуса противника начали атаковать батальон. Боевой порядок командование корпуса построило в несколько эшелонов. Чехословацкие воины совместно с советскими артиллеристами встретили танки и пехоту организованным огнем. Уже при отражении первой атаки на подступах к селу было уничтожено пять танков, три из них подбил наводчик орудия сержант П. Е. Долгобрюхов. А непосредственно в Соколово оборонялась усиленная рота под командованием надпоручика Отакара Яроша. Она насчитывала около 350 человек, семь орудий, шесть минометов и восемь противотанковых ружей. Весь день 8 марта рота отражала неоднократные атаки, ведя бой в окружении. Тем не менее она уничтожила 19 танков и до 300 немецких солдат и офицеров. Но при этом и ее потери составили около 200 человек убитыми и пропавшими без вести, 60 человек ранеными. В бою погибли начальник обороны гарнизона надпоручик Ярош и его заместитель подпоручик Лом.

К исходу 10 марта крупные силы противника подошли к Богодухову, а с севера к Харькову. Соединения 3-й танковой армии с трудом сдерживали здесь их яростный натиск.

Еще перед прорывом врага к Богодухову 16-я гвардейская минометная бригада полковника П. И. Вальченко, переподчиненная 303-й стрелковой дивизии, по распоряжению командующего артиллерией выдвигалась на огневые позиции у перекрестка дорог из городов Люботин и Богодухов. Но 11 марта она оказалась в полосе действий 1-й мотострелковой бригады — 303-я стрелковая дивизия сдвинулась вправо. Бригада «катюш» М-З0 (на стационарных станках) должна была огнем из отдельных пусковых установок не допустить немецкие танки и мотопехоту к перекрестку. Огневые позиции пришлось занимать почти под непрерывным обстрелом. Наблюдательные пункты командиров дивизионов выносили прямо в окопы передовых батальонов. На оборудование огневых позиций времени не было, успели лишь закопать в землю сошники пусковых станков да отрыть ровики для укрытия личного состава. Немцы усиливали натиск, и в этой ситуации реальной была опасность потерять громоздкую материальную часть: в случае обхода противником огневых позиций спасти разобранные пусковые станки вряд ли бы удалось.