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對(duì)德國(guó)人突然進(jìn)攻，西南方面軍的作戰(zhàn)行動(dòng)，最初無論是遠(yuǎn)在莫斯科的紅軍最高統(tǒng)帥部，還是在西南方面軍側(cè)翼活動(dòng)的沃羅涅日方面軍，都沒有引起足夠的重視，他們?nèi)匀活B固的認(rèn)爲(wèi)，德國(guó)人的反擊只不過是爲(wèi)了掩護(hù)他們從第聶伯河的撤退，因此在這一期間，沃羅涅日方面軍仍然在向西拼命推進(jìn)。
直到西南方面軍被德國(guó)人趕過了北頓涅茨河之後，沃羅涅日方面軍司令員戈利科夫上將才發(fā)現(xiàn)自己處境十分險(xiǎn)惡，此時(shí)，剛剛打垮了西南方面軍的德軍第4裝甲集團(tuán)軍正在北上，準(zhǔn)備和德軍肯普夫戰(zhàn)役集羣一道打擊自己的部隊(duì)，這樣一來，沃羅涅日方面軍左翼的3個(gè)集團(tuán)軍，第3坦克集團(tuán)軍，第40，69集團(tuán)軍，就將遭到14個(gè)精銳德國(guó)師、包括4個(gè)裝甲師、3個(gè)黨衛(wèi)隊(duì)裝甲步兵師、1個(gè)摩托化步兵師、3個(gè)步兵師的攻擊，而紅軍在這個(gè)方向能夠使用的坦克大約只有70輛，德軍則不少於370輛。
面對(duì)這樣糟糕的局面，這位紅軍上將還緊急要求上級(jí)，爲(wèi)他那些兵員物資消耗嚴(yán)重的部隊(duì)提供補(bǔ)充，但由於最近的供應(yīng)基地也遠(yuǎn)在200公里以外，增援是完全不可能的了。
擁有豹式坦克的第4裝甲集團(tuán)軍，向現(xiàn)在只有70輛坦克的沃羅涅日方面軍所屬的坦克第3集團(tuán)軍進(jìn)攻，該集團(tuán)軍原有300多輛坦克，德國(guó)第4裝甲集團(tuán)軍猛撲了過去，但這次進(jìn)攻卻並不十分順利，在蘇軍坦克第3集團(tuán)軍司令員雷巴爾科少將的指揮下，缺乏坦克和彈藥的蘇軍利用50毫米的反坦克炮來抵抗堅(jiān)盔厚甲的德國(guó)坦克，在蘇聯(lián)境內(nèi)組織的捷克斯洛伐克軍隊(duì)也參加了戰(zhàn)鬥。
在和強(qiáng)大德軍的激戰(zhàn)中，紅軍損失巨大，各坦克旅各僅剩6輛坦克，各摩托化步兵營(yíng)只有16～20人，但蘇聯(lián)人的拼死抵抗，使德軍在2天的進(jìn)攻中僅僅前進(jìn)了6到8公里，同時(shí)把肯普夫戰(zhàn)役集羣所屬的勞斯軍投入了戰(zhàn)鬥，該軍編成內(nèi)的大日耳曼師憑藉豹式坦克，取得了巨大的戰(zhàn)果，該師後來宣稱只損失豹式坦克1輛4號(hào)坦克7輛。
在投了如此強(qiáng)大的兵力之後，而兵力匱乏沒有預(yù)備隊(duì)的沃羅涅日方面軍，這時(shí)已經(jīng)拿不出什麼部隊(duì)來堵住這個(gè)缺口了，爲(wèi)了援救沃羅涅日方面軍，斯大林下令抽調(diào)近衛(wèi)第2軍坦克和第18軍，最高統(tǒng)帥部坦克第3軍前往增援。
1941年7月4日，德軍第4裝甲集團(tuán)軍的部隊(duì)已經(jīng)逼近了哈爾科夫，此時(shí)隆美爾本人也再次來到南方集團(tuán)軍羣司令部，給前線部隊(duì)打氣。當(dāng)天第4裝甲集團(tuán)軍所屬的黨衛(wèi)隊(duì)裝甲軍，爲(wèi)了拿下哈爾科夫作爲(wèi)獻(xiàn)給隆美爾的禮物，在步兵第320師配合下，他們不顧重大傷亡，從哈爾科夫北面進(jìn)行迂迴，切斷了紅軍的退路，而裝甲第48軍則從東面對(duì)該城進(jìn)行攻擊，在別爾戈羅德方向，已經(jīng)沒有了炮彈的紅軍第40集團(tuán)軍此時(shí)正在和德國(guó)勞斯軍惡戰(zhàn)。
7月5日黨衛(wèi)隊(duì)部隊(duì)衝入了哈爾科夫城，蘇德兩軍發(fā)生了激烈的巷戰(zhàn)，兩天以後德軍包圍了紅軍坦克第3集團(tuán)軍，蘇聯(lián)紅軍統(tǒng)
仗打到這個(gè)份上，哈爾科夫城的陷落已成定局，從紅軍奪回哈爾科夫到他們?cè)俅问ミ@座城市，時(shí)間正好過了半個(gè)月，在哈爾科夫失守之後，紅軍第3坦克集團(tuán)軍於3月17日凌晨突圍，在損失了大量兵員丟棄了衆(zhòng)多裝備後，這個(gè)已經(jīng)疲憊不堪的紅軍坦克集團(tuán)軍，終於撤到了北頓涅茨河左岸並被就地編入了西南方面軍。
第2天，德軍大日耳曼摩托化步兵師佔(zhàn)領(lǐng)了別爾戈羅德，對(duì)古德里安來說，當(dāng)前最大的目標(biāo)就是趁著紅軍撤退，在莫斯科戰(zhàn)役之前，儘可能多的從俄國(guó)人手裡多搶佔(zhàn)一些地盤。此後一段時(shí)間，紅軍沃羅涅日方面軍一直都在德軍的追擊下向後撤退。
但到了7月26日，由於德軍兵力不足，加上道路泥濘不堪，而紅軍新增援上來的3個(gè)集團(tuán)軍，第1坦克集團(tuán)軍、第21、64集團(tuán)軍，已經(jīng)開到古德里安只好命令停止了追擊，而退過了北頓涅茨河的紅軍沃羅涅日方面軍，則沿著河岸在庫爾斯克南部的奧博揚(yáng)地區(qū)建立了陣地。
這裡就是後來庫爾斯克突出部的正南面，此時(shí)在經(jīng)歷了幾個(gè)月的殘酷廝殺後，互有勝負(fù)的蘇德兩軍終於在哈爾科夫之戰(zhàn)中消耗完了大量的力量，於是兩軍都轉(zhuǎn)入了防禦，在雙方完成休整和補(bǔ)充之前蘇德戰(zhàn)場(chǎng)將進(jìn)入一個(gè)短暫的休戰(zhàn)期。
此時(shí)古德里安已經(jīng)把大量的烏克蘭部隊(duì)調(diào)集到了斯大林格勒外圍，南方集團(tuán)軍羣連續(xù)作戰(zhàn)。物質(zhì)已經(jīng)是嚴(yán)重不足了，就算是古德里安修復(fù)了蘇聯(lián)境內(nèi)的鐵路，還有烏克蘭的一些工廠提供彈藥，但也需要大約十多天時(shí)間來補(bǔ)充彈藥物質(zhì)，纔有辦法發(fā)動(dòng)大規(guī)模的進(jìn)攻戰(zhàn)。
而現(xiàn)在的戰(zhàn)局已經(jīng)出現(xiàn)了新的變法，一邊是古德里安選擇直接北上進(jìn)攻重點(diǎn)防守的斯大林格勒，另一種選擇是與德國(guó)中央集團(tuán)軍羣合作攻擊庫爾斯克，這需要看隆美爾元首如何出招了，現(xiàn)在李默只能安心補(bǔ)充物質(zhì)彈藥，不然一切無從談起。
哈爾科夫之戰(zhàn)給紅軍造成的人員損失也是相當(dāng)可觀的，德國(guó)第4裝甲集團(tuán)軍宣佈他們一共打死了40130名蘇聯(lián)紅軍，俘虜了7430人，擊毀的紅軍技術(shù)兵器包括767輛坦克，1072門火炮，而根據(jù)俄羅斯1993年發(fā)表的資料。
紅軍在沃羅涅日到哈爾科夫方向發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，到哈爾科夫戰(zhàn)役最終結(jié)束，紅軍各參戰(zhàn)部隊(duì)一共死亡失蹤被俘了10萬人，受傷和患病14萬多人，損失坦克和自行火炮1347輛，各種口徑的火炮迫擊炮7291門，飛機(jī)417架，其中在和德國(guó)第4裝甲集團(tuán)軍於交戰(zhàn)中，損失的兵力大約爲(wèi)3萬人，損失坦克和自行火炮約200輛。
對(duì)於哈爾科夫戰(zhàn)役中德軍的損失，至今還沒有一個(gè)全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，估計(jì)爲(wèi)一萬五千人。