Наиболее опасным резервом немцев были 3–я и 23–я танковые дивизии, находившиеся в подчинении штаба группы армий «Юг» в районе Харькова. В 3–й танковой дивизии на 5 мая 1942 г. было 5 Pz.II, 25 Pz.III с 50–мм короткоствольной пушкой, 9 Pz.III длинноствольной пушкой и 6 Pz.IV (все с 24–калиберным 75–мм орудием). В 23–й танковой дивизии в марте 1942 г. насчитывалось 34 Pz.II, 112 Pz.III (с 50–мм короткоствольными и длинноствольными орудиями), 32 Pz.IV (все с 24–калиберной 75–мм пушкой) и 3 командирских танка. Обе дивизии не занимали полосы фронта и могли быть переброшены в любую точку построения 6–й армии с целью парирования советского наступления.
На южном фасе барвенковского выступа наиболее опасным был III моторизованный корпус Э. фон Маккензена (100–я легкопехотная дивизия, 1–я горно–егерская дивизия, 14–я танковая дивизия, треть 60–й моторизованной дивизии, валлонский батальон и хорватский полк). Корпус фон Маккензена находился в первой линии, занимая с зимы 1942 г. участок фронта южнее Барвенкова. Это ограничивало его возможности в рокировке для парирования кризисов. Стык между III моторизованным корпусом и VIII корпусом армии Ф. Паулюса обеспечивала так называемая группа Корцфлейша в составе VI румынского корпуса (1–я и 4–я румынские пехотные дивизии), 2–й румынской пехотной дивизии, 298–й и двух третей 68–й пехотных дивизий.
Не следует думать, что новыми формированиями занималась только Красная Армия. В Германии также было осознан промах с отказом от формирования второлинейных дивизий. В начале мая в распоряжение штата группы армий «Юг» поступала целая пачка пехотных дивизий недавнего формирования — 305, 323, 383 и 387–я. Последние две были сформированы только зимой 1942 г.
Начало наступления Юго–Западного фронта было первоначально назначено на 5 мая. Однако, в связи с незавершенностью подготовки, срок начала операции сместился на 12 мая 1942 г. Надо сказать, что к этой дате еще не были накоплены боеприпасы, но медлить уже было нельзя. Мы помним, к чему привело промедление с началом наступления на Крымском фронте в том же мае 1942 г. К исходу 11 мая войска Юго–Западного фронта в основном заняли исходное положение для наступления. Войска фронта насчитывали к этому времени в своем составе двадцать девять стрелковых, девять кавалерийских, одну мотострелковую дивизию; четыре мотострелковые, девятнадцать танковых бригад и четыре отдельных танковых батальона (925 танков). Из 925 танков больше половины (560 машин) должны были действовать в качестве средства непосредственной поддержки пехоты. Из выделенных для проведения операции 32 артиллерийских полков на позициях к 11 мая было только 17, еще 11 находились в районах сосредоточения в 12—15 км от назначенных позиций и 4 полка просто не прибыли.
Прорыв главной полосы обороны противника (12—14 мая)
Наступление северной ударной группировки Юго–Западного фронта началось 12 мая 1942 г. в 6.30 артиллерийской подготовкой продолжительностью 60 минут. В конце артиллерийской подготовки последовал 15—20–минутный авиационный налет по позициям артиллерии и опорным пунктам обороны.
Вопреки ожиданиям командования, в первый день операции наступление 28–й армии было наименее успешным. Несмотря на то, что армия нацеливалась в стык полос обороны 79–й и 294–й пехотных дивизий, имела большое количество артиллерии и танков непосредственной поддержки, она продвинулась на 2—4 км. Напротив, 21–я и 38–я армии продвинулись на 6—10 км. Лучше всего в 38–й армии наступала 226–я стрелковая дивизия генерал–майора А. В. Горбатова, усиленная 36–й танковой бригадой полковника Т. И. Танасчишина. Эта дивизия и бригада продвинулись за день на 10 км. Вскоре А. В. Горбатов станет командующим армией, а Т. И. Танасчишин — одним из наиболее ярких командиров танковых корпусов. Наступление 28–й армии было остановлено упорным сопротивлением противника в населенных пунктах Варваровка и Терновая.
Синхронно с наступлением северной ударной группировки, в 7.30 утра 12 мая после 60–минутной артиллерийской подготовки началось наступление южной ударной группировки. Плотное построение войск, поддержанных танками, принесло успех в первый же день наступления. Войска 6–й армии и армейской группы Л. В. Бобкина взломали построение VIII армейского корпуса немцев на фронте 42 км и продвинулись в глубь немецкой обороны на 12—15 км. В ночь на 13 мая начали выдвижение части второго эшелона 6–й армии — 103–я и 248–я стрелковые дивизии. Эшелон развития успеха — 21–й и 23–й танковые корпуса — пока ожидал своего часа в районах сосредоточения.
Для парирования советского наступления командование группы армий «Юг» было вынуждено использовать накопленные для проведения «Фридерикуса» резервы. В разговоре с начальником Генерального штаба Ф. Гальдером фон Бок сказал, что «само наше существование поставлено на карту» и что «о проведении «Фридерикуса» не может быть и речи». Таким образом, первым успехом Юго–Западного фронта стало упреждение противника в начале наступления с решительными целями.
Однако для успешного завершения операции требовалось выдержать удар резервов немцев. Фон Бок выделил для отражения советского наступления 23–ю танковую дивизию, 71–ю и 113–ю пехотные дивизии. Сдерживающим фактором, тормозящим начало контрудара, была авиация. 8–й авиакорпус Рихтгоффена все еще вел бои в Крыму с окружаемой группировкой советских войск на Керченском полуострове. Командующий группой армий «Юг» приказал прибывшему в штаб–квартиру группы армий в Полтаве Ф. Паулюсу не начинать контратаки до прибытия авиации.
Тем временем северная и южная группировки Юго–Западного фронта продолжили наступление. Левофланговая 277–я стрелковая дивизия 38–й армии смогла продвинуться на 12 км. В полосе наступления был ликвидирован опорный пункт противника в Варваровке. Опорный пункт противника в деревне Терновая пока держался, но был в течение дня окружен наступающими войсками 28–й армии.
Во второй половине дня обстановка резко ухудшилась. Под Харьков начали прибывать самолеты 77–й эскадры пикирующих бомбардировщиков StG77 и 52–й истребительной эскадры JG52. Прибытие авиации позволило Паулюсу провести контратаку силами двух ударных групп. Одну из них составляли 3–я танковая дивизия и два полка 71–й пехотной дивизий, а вторую — 23–я танковая и один полк 44–й пехотной дивизии. Этими силами был нанесен удар в направлении Старого Салтова по правофланговым соединениям 38–й армии. Они были вынуждены отойти, открыв левый фланг 28–й армии.
Таким образом, был достигнут второй успех наступления под Харьковом — оковывание прибывших в группу армий «Юг» из резерва (23–я танковая дивизия) и с другого участка фронта (3–я танковая дивизия) соединений, первоначально предназначавшихся для проведения операции «Фридерикус». Таким образом, успешное наступление само обеспечивало свою безопасность. Вместо срезающего барвенковский выступ удара зарезервированные для него соединения втягивались в бои с выделенной для прикрытия левого фланга 28–й армии Д. И. Рябышева 38–й армией К. С. Москаленко.
Намного увереннее, чем в подвергшейся контратаке северной группе, 13 мая развивалось наступление в барвенковском выступе. 6–я армия и армейская группа Бобкина расширили фронт прорыва до 50 км и продвинулись в глубь обороны противника на 16 км, а 6–й кавалерийский корпус — на 20 км. Успех наступления привел в движение эшелон развития успеха. 23–й танковый корпус выдвигался ближе к фронту. 21–й танковый корпус пока оставался на месте.
Отход 38–й армии заставил командующего 28–й армией принять срочные меры для прикрытия своего левого фланга. Во фланговый заслон была выделена 13–я гвардейская стрелковая дивизия, усиленная 90–й и 57–й танковыми бригадами. Одновременно части армии Д. И. Рябышева продолжали удерживать периметр окружения гарнизона немцев в Терновой. В итоге темп продвижения несколько снизился, и за 14 мая части 28–й армии продвинулись на 5—6 км. 14 мая 28–й армией был достигнут рубеж р. Муром, который предполагалось использовать для ввода в прорыв подвижной группы армии в лице 3–го гвардейского кавалерийского корпуса и 38–й стрелковой дивизии. Однако эти соединения еще не завершили сосредоточения для ввода в прорыв.
В результате боев 12—14 мая северная ударная группировка прорвала оборону противника на фронте 56 км. Продвижение «коренной» 28–й армии составило 20—25 км. Если бы не контрудар двух танковых дивизий, наступление могло бы считаться проходящим практически по плану. Советское командование ожидало ввода резервов противника только на 5—6–й день наступления. Контрудар 3–й и 23–й танковых дивизий удалось сдержать, но за это пришлось заплатить дорогую цену. Из восьми танковых бригад, обеспечивавших непосредственную поддержку пехоты в северной ударной группировке, шесть (57, 90, 36, 13, 133 и 6–я гвардейская) были задействованы на прикрытии левого фланга. 84–я танковая бригада, назначенная для действий совместно с 3–м гвардейским кавалерийским корпусом, понесла большие потери в ходе наступления и насчитывала всего 13 танков.
Южная ударная группировка пока обходилась без сюрпризов. В полосе наступления 6–й армии в качестве резерва был введен в бой только 268–й полк 113–й пехотной дивизии, не оказавший существенного влияния на развитие событий. К исходу 14 мая глубина прорыва составляла 25—40 км на фронте 55 км. Здесь было принято одно из роковых для общего хода операции решений: А. М. Городнянский отсрочил ввод в бой 21–го и 23–го танковых корпусов. Более того, корпуса оказались удалены от возможного рубежа ввода в прорыв на 20 км (23–й танковый корпус) и 42 км (21–й танковый корпус).
Состояние командования группы армий «Юг» к 14 мая можно было охарактеризовать как паническое. Фон Бок звонил Гальдеру и высказывал сомнения в возможности остановить советское наступление ударом группы Клейста с юга:
«атака Клейста с имеющимися силами вряд ли принесет ожидаемый успех. Клейст, с которым я разговаривал только что, думает, что атака будет удачной, если противник не атакует первым. […] Я не могу принять на себя это решение»