Тем временем 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 А. М. Василевский готовил контрнаступление. Предполагалось 25–28 марта 1943 г., после сосредоточения 1-й танковой армии М. Е. Катукова и 64-й армии М. С. Шумилова (будущая 7-я гвардейская армия), перейти в наступление на Днепропетровск и Запорожье. Во втором эшелоне предполагалось использовать 62-ю армию В. И. Чуйкова.

Однако 9 марта немецкое наступление развивалось без помех. В этот день боевой группе Шиммельмана из 11-й танковой дивизии удалось пересечь Мжу по построенным «Дойчландом» мостам и к 11.30 выйти в тыл оборонявшимся в Ракитном стрелковой и танковой бригадам. К 14.45 Ракитное было захвачено. Трофеями немцев стали один танк Т-34 и несколько орудий. После захвата Ракитного 11-я танковая дивизия двинулась на Мерефу. Вторая дивизия XXXXVIII корпуса, 6-я танковая, 9 марта отбила у 78-го гвардейского стрелкового полка 25-й гвардейской стрелковой дивизии Тарановку. Бои за Харьков дорого стоили обеим дивизиям XXXXVIII танкового корпуса: 11-я танковая дивизия на 10 марта насчитывала 29 боеготовых танков, а 6-я танковая дивизия — только 6. В тот же день 9 марта Юго-Западный фронт попытался помочь своему северному соседу. Из 3-й гвардейской армии был переброшен 2-й танковый корпус, который нанес контрудар из района Змиева. Однако он был отбит 15-й пехотной дивизией.

Еще ночью 9 марта полк «Тотенкопф» занял Ольшаны, а к середине дня захватил плацдармы на реке Удай, к востоку от Ольшан. Полк «Эйке» шел следом, и район Олыиан был приготовлен к круговой обороне. «Дас Райх» провел 9 марта в бою с 303-й стрелковой дивизией за Коротыч, который был захвачен «Дер Фюрером» к вечеру. «Дойчланд» сосредоточился севернее Коротыча в готовности наступать на Харьков с запада. Наступление всех трех боевых групп «Лейбштандарта» началось в 6.00 9 марта из района Люботина. Батальон Пайпера, возглавлявший наступление своего полка, вышел на подступы к Дергачам. На юг от Дергачей шло хорошее шоссе в направлении Харькова. Казалось, город был на расстоянии вытянутой руки. Штаб 4-й танковой армии запросил радиограммой штаб корпуса Хауссера о возможности захватить город внезапной атакой.

Эсэсовцы штурмуют Харьков. Иногда при описании событий под Харьковом утверждается, что Хауссер начал штурм Харькова 10 марта 1943 г. по собственной инициативе. Якобы он втянулся в тяжелые уличные бои, стремясь оправдаться перед Гитлером за оставление Харькова в середине февраля. Однако это не соответствует действительности. В 15.30 9 марта, получив запрос о возможности захватить город штурмом, Хауссер выпустил приказы подчиненным ему дивизиям начать наступление на Харьков 10 марта. Гот был информирован об отданных приказах и не возражал. Во всяком случае, никаких распоряжений, отменяющих его приказы, Хауссер из штаба 4-й танковой армии не получил.

К моменту подготовки к штурму города II танковый корпус СС более месяца не выходил из боев, и его состояние было далеко не блестящим. В наихудшем положении был «Дас Райх», танковый полк которого насчитывал всего 26 танков. Автомашины и тягачи соединения прошли уже около тысячи километров без надлежащего технического обслуживания. Командир дивизии Валь характеризовал состояние техники «Дас Райха» как критическое. Чуть лучше обстояли дела в «Лейбштандарте», насчитывавшем 40 танков, включая 10 Pz.II. Лучше всего выглядел позже всех вступивший в бой «Тотенкопф» с 49 боеготовыми танками (30 Pz.III, 14 Pz.IV и 5 «Тигров»). Собственно 10 марта части «Тотенкопфа» и «Лейбштандарта» потратили на захват города Дергачи. Как и любое сражение, в котором участвовал 6-й гвардейский кавалерийский корпус, оно стало трудным для немцев. В атаке были использованы «Тигры» танкового полка дивизии «Тотенкопф». После захвата Дергачей 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.

В момент освобождения 16 февраля 1943 г. город Харьков готовился к обороне. 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 Ф. И. Голикова 2 марта начальником обороны города был назначен заместитель командующего фронтом, «герой» обороны Крыма в 1942 г. генерал-лейтенант Д. Т. Козлов. Впрочем, средств связи для управления войсками в городе у него не было, и 11 марта, когда отдельные группы эсэсовцев прорвались к центру города, Д. Т. Козлов 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 Е. Е. Белов. 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 Г. А. Гоголицына, 17-я стрелковая бригада войск НКВД полковника И.А. Танкопия, 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 В. М. Баданова, насчитывавший 120 танков, из 3-й гвардейской армии Юго-Западного фронта. Также Воронежскому фронту передавался 3-й гвардейский танковый корпус И. А. Вовченко 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 Олыианы, которые были уже предусмотрительно прикрыты Хауссером «Тотенкопфом».

10 марта армии П. С. Рыбалко был подчинен 18-й танковый корпус Б. С. Бахарова. К тому моменту 110-я и 181-я танковые бригады корпуса, не имевшие матчасти, выходили на переформирование. 170-я танковая бригада насчитывала 6 танков Т-34 и 22 Т-70, собранных из разных частей. Корпусу был придан 141-й танковый полк в составе 4 Т-34 и 6 Т-70. Первоначально 170-ю бригаду корпуса Бахарова предполагалось использовать в атаках по флангу армии Гота в районе Изюма в качестве поддержки 53-й гвардейской стрелковой дивизии. Однако 10 марта корпус получил приказ совершить 150-километровый марш и сосредоточиться в районе Чугуева, куда он прибыл в 3.00 11 марта. Новой задачей корпуса было участие в контрударе фронта совместно с корпусами И. А. Вовченко и В. М. Баданова. Но всем этим планам не суждено было сбыться. Задача корпуса Хауссера была существенно облегчена действиями армейской группы «Кемпф». К 10 марта «Великая Германия» вышла на подступы к Богодухову. В условиях глубокого охвата фланга 69-я армия М. И. Казакова вынуждена была отойти на восток и занять позиции между Богодуховом и Харьковом. Задачей армии было удержание дороги Харьков-Белгород и Богодухова. Однако обе эти задачи М. И. Казаков считал для себя невыполнимыми и попросил передать Богодухов в ведение соседней 40-й армии К. С. Москаленко. Командующий фронтом согласился с этим решением, и границы между армиями были перенарезаны. К тому моменту 40-я армия оборонялась фронтом на юго-восток от Краснокутска до Богодухова. Но уже 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 И. А. Вовченко и В. М. Баданова 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.