Штаб Южного фронта в оценке противника также исходил из обстановки, сложившейся к началу мая. Штаб считал, что в первой линии против войск Южного фронта действуют двадцать четыре пехотные, три танковые, две моторизованные дивизии противника с 200 танками. Штаб Южного фронта предполагал, что немецкое командование может иметь в оперативном резерве шесть-семь пехотных, одну танковую, одну моторизованную дивизию (250–300 танков), причем руководство фронта было уверено, что основная группировка немцев действовала на ростовском и ворошиловградском направлениях. Таким образом, штаб фронта считал, что перед войсками Южного фронта действует немецкая группировка в составе тридцати одной пехотной, четырех танковых и трех моторизованных дивизий с общим числом 400 танков.

Однако к 11 мая эти выводы штабов Юго-Западного и Южного фронтов не соответствовали действительности. Вследствие несоблюдения нашими штабами скрытности управления и плохой оперативной маскировки при сосредоточении войск к намеченным участкам прорыва немецкое командование разгадало замыслы нашего командования и спешно провело ряд мероприятий по укреплению обороны на угрожаемых направлениях. Для этого были использованы наличные войска 6-й и 17-й немецких армий и резервы, прибывающие по плану подготовки майского наступления.

В результате перегруппировки, в основном произведенной противником с 1 по 11 мая, плотность немецких войск в главной полосе обороны на участках ударных группировок Юго-Западного фронта и на всем фронте перед 57-й и 9-й армиями Южного фронта была резко увеличена, а в оперативной глубине расположились сильные резервы.

Фактически 11 мая против Юго-Западного фронта действовали 6-я полевая немецкая армия в составе 17, 51, 8-го и 11-го армейских корпусов и 4-я пехотная дивизия 6-го армейского корпуса румын, входившего в состав 17-й армии. На левом фланге 6-й немецкой армии оборонялся 29-й корпус — 57, 168-я и 75-я пехотные дивизии.

17-й армейский корпус своими двумя (79-й и 294-й) пехотными дивизиями оборонял участок Маслова Пристань, Песчаное. Действовавшие ранее в этом районе части 3-й танковой дивизии были выведены немцами в оперативный резерв и к 11 мая сосредоточились в Харькове. 51-й армейский корпус (297-я и 44-я пехотные дивизии) главными силами оборонял чугуевский плацдарм на фронте Печенеги, Балаклея, Бишкин.

На красноградском направлении у немцев действовал 8-й армейский корпус в составе 62-й пехотной и 454-й охранной дивизий вермахта, занимавших оборону против войск 6-й армии Юго-Западного фронта. Левый фланг 8 ак прикрывала 108-я легкопехотная венгерская дивизия. 113-я пехотная дивизия немцев была выведена в оперативный резерв командующего 6-й немецкой армией. Части 6-го армейского корпуса румын (4-я и 20-я румынские пехотные дивизии) занимали второстепенный участок обороны в районе ст. Лозовая.

К 11 мая в Харькове полностью сосредоточились 3-я и 23-я танковые дивизии и части 71-й пехотной дивизии. 211-й полк этой дивизии был выдвинут на усиление 294-й пехотной дивизии и два полка направлялись в район Балаклеи.

На подходе к Харькову находились передовые части 305-й пехотной дивизии немцев, перебрасываемой из Западной Европы. Таким образом, перед Юго-Западным фронтом к 11 мая действовали до пятнадцати пехотных дивизий и две танковые дивизии вместо предполагавшихся штабом Юго-Западного фронта двенадцати пехотных и одной танковой дивизий. Все эти семнадцать дивизий могли быть использованы противником в первые 3–4 дня нашего наступления.

Перед Южным фронтом германское командование увеличило свою группировку на шесть дивизий. Все части, занимавшие оборону против правого фланга фронта, к 12 мая вошли в состав 17-й полевой и 1-й танковых армий, объединенных в группу «Клейста» (по фамилии командующего 1 ТА генерала Клейста) и занимали следующее положение.

На северном побережье Азовского моря от Осипенко до Таганрога несли службу охранения 5-я и 6-я кавалерийские румынские дивизии. По западному берегу реки Миус от Таганрогского лимана до Дебальцево занимали оборону 14-й танковый и 49-й горнопехотный корпуса немцев в составе 73, 125, 198-й пехотных дивизий, 4-й горнопехотной дивизии, моторизованных дивизий войск СС «Лейбштандарт», СС «Адольф Гитлер», СС «Викинг», 13-й танковой дивизии, моторизованной словацкой дивизии и итальянского корпуса трехдивизионного состава. 52-й армейский корпус в составе 111-й и 9-й пехотных дивизий и 4-й армейский корпус в составе 94-й и 76-й пехотных дивизий занимали оборону на фронте Дебальцево, Бондари. На участке Бондари, Маяки, Варваровка оборонялись 295, 257-я пехотные, 97-я легкопехотная дивизии и один полк 68-й пехотной дивизии 44-го армейского корпуса. На фронте Варваровка, Александровка, Вишневый в обороне располагались 100-я легкопехотная и 60-я моторизованная, 14-я танковая и 1-я горнопехотная дивизии 3-го танкового корпуса. Далее, перед стыком Южного и Юго-Западного фронтов оборонялись части 6-го армейского корпуса румын в составе 1, 2-й и 4-й румынских пехотных дивизий и приданных 68-й и 298-й немецких пехотных дивизий. Из них одна (4-я) дивизия и полк 298-й дивизии действовали в полосе Юго-Западного фронта.

В оперативном резерве перед южным фасом барвенковского выступа германское командование к 12 мая 1942 года сосредоточило 389, 384-ю пехотные и 101-ю легкопехотную немецкие дивизии, 20-ю румынскую пехотную дивизию и 16-ю танковую дивизию. Одним полком 389-й пехотной дивизии был усилен 52-й армейский корпус и два полка 384-й пехотной дивизии были выдвинуты на участок 44-го армейского корпуса.

Всего перед Южным фронтом группировка немецких войск фактически составляла тридцать четыре дивизии (пехотных — 24, танковых — 3, моторизованных — 5 и кавалерийских — 2).

В результате всех проведенных главнокомандующим Юго-Западным направлением мероприятий войска Юго-Западного фронта были построены для нанесения ударов следующим образом.

Северная ударная группировка, нанося удар на 55-километровом фронте, состояла из четырнадцати стрелковых, трех кавалерийских дивизий, восьми танковых и одной мотострелковой бригад.

Южная ударная группировка, наступая на 36-километровом фронте, включала восемь стрелковых, три кавалерийских дивизии, одиннадцать танковых и две мотострелковые бригады.

Учитывая силы противника, стоявшие перед советскими войсками на участках наступления, можно сделать вывод, что наши ударные группировки вполне могли справиться с поставленными перед ними задачами.

Наступление северной группировки (12–14 мая 1942 года). Активные действия северной ударной группировки Юго-Западного фронта начались 12 мая 1942 года в 6 часов 30 минут артиллерийской подготовкой, которая продолжалась 60 минут. В конце артиллерийской подготовки был совершен 15–20-минутный авиационный налет по районам артиллерийских позиций и опорным пунктам противника в его главной полосе обороны.

Пехота и танки ее непосредственной поддержки перешли в атаку в 7 часов 30 минут. Стрелковые подразделения первых эшелонов 21, 28-й и 38-й армий, продвинувшись в первой половине дня 12 мая на глубину от 1 до 3 км, были встречены огнем большого числа неподавленных огневых точек и контратаками тактических резервов противника. Наибольший успех при прорыве неприятельской обороны ожидался в полосе 28-й армии, где действовало большое количество танков непосредственной поддержки пехоты. Однако успех войск 28-й армии оказался минимальным. Бои первого дня наступления показали, что в полосе атак этой армии противник имел большую тактическую плотность обороны.