Завершающим этапом Воронежско-Харьковской стратегической наступательной операции планировался штурм Харькова.
Главный удар наносили войска Воронежского фронта, на левом фланге с ними взаимодействовала 6-я армия Юго-Западного фронта. Предусматривался прорыв танковых и кавалерийских соединений в тыл харьковской группировки врага с целью её окружения.
2 февраля нанесли удар соединения 3-й танковой, 6-й армий и 18-й отдельный стрелковый корпус, а 3 февраля — 40-я и 60-я армии. На правом фланге, войска 60-й армии 8 февраля овладели Курском.
9 февраля 40-я армия заняла Белгород и устремилась с севера на Харьков, с востока через Волчанск к городу прорывалась 69-я армия.
С юго-востока, форсировав Северский Донец и овладев Чугуевом, к Харькову двигалась 3-я танковая армия П. С. Рыбалко, с которой взаимодействовал 6-й гвардейский кавалерийский корпус.
15 февраля советские войска начали штурм Харькова. Под угрозой окружения Хауссер отдал приказ частям СС из дивизии «Дас Райх» покинуть город, несмотря на категорический запрет Гитлера.
Манштейн заметил по этому поводу: "Если бы Харьков был оставлен по приказу какого-либо армейского генерала, то Гитлер, несомненно, предал бы его военному суду. Но так как это был танковый корпус СС, который, — действуя, впрочем, совершенно правильно, — избежал окружения, этого не произошло."
Через несколько дней командующий харьковской группой вермахта генерал Хуберт Ланц был заменён генералом танковых войск Кемпфом. Вскоре данная группа войск получила официальное название «Армейская группировка Кемпфа»
Операция «Скачок».
Командующий Юго-Западным фронтом Н. Ф. Ватутин задумал операцию по окружению немецких войск в Донбассе и выходу к Днепру в районе Запорожья. Существует мнение, что цели этого плана совпадали с целями Харьковской операции, предпринятой на том же участке фронта годом ранее. Операция получила кодовое название «Скачок».
Для реализации плана была создана подвижная группа под командованием генерал-лейтенанта М. М. Попова. В состав группы вошли 4-й гвардейский, 3-й, 10-й и 18-й танковые корпуса, 57-я гвардейская стрелковая и 52-я стрелковая дивизии, а также средства усиления. В составе подвижной группы было 137 танков.
Ввод в сражение подвижной группы планировался после прорыва фронта стрелковыми соединениями 1-й гвардейской армии (командующий — ген.-лейт. В. И. Кузнецов) и 6-й армии (ген.-лейт. Ф. М. Харитонов).
После прорыва фронта эти две армии должны были прикрывать действия подвижной группы Попова, наступая на запад и юго-запад. Была также создана подвижная группа из состава 3-й гвардейской армии, основу которой составлял 8-й кавалерийский корпус (командир — ген. М. Д. Борисов).
Целью группы было наступление через Дебальцево на Макеевку и Сталино и соединение с группой Попова. Поддержку с воздуха войскам Юго-Западного фронта должна была оказывать 17-я воздушная армия. В середине февраля армия пополнилась авиадивизией, имевшей на вооружении американские бомбардировщики А-20 «Бостон», и отдельным авиаполком новых бомбардировщиков Ту-2.
Операция «Скачок» началась 29 января 1943 года наступлением 6-й армии против правого крыла армейской группы Ланца в районе Купянска и на реке Красная.
К 2 февраля большинство соединений 6-й армии вышли к р. Оскол. К 3 февраля форсирование Оскола 6-й армией было успешно завершено. 4 февраля 6-я армия вышла своим правым флангом на реку Северский Донец. 5 февраля был занят Изюм, на следующий день — Балаклея.
С 29 января до 6 февраля 6-я армия прошла с боями 127 километров, со средним темпом наступления 14—15 километров в сутки. Были раздроблены и частично окружены части 298-й и 320-й пехотных дивизий вермахта.
Основной проблемой немецкого командования в этот период был недостаток войск для прикрытия сплошной линии фронта от Харькова до Ростова-на-Дону: 4—5 февраля положение на фронте группы армий «Дон» заметно обострилось.
Советская армия сильно теснила 4 танковую армию, прикрывавшую отход 1 танковой армии через Ростов. Командование группы должно было считаться с тем, что противник вскоре проведет наступление крупных сил на Ростов, а также на Донской фронт по обе стороны от Новочеркасска.
Далее на запад советским войскам удалось на широком фронте перейти Донец, так как практически здесь не было сил для организации обороны, и овладеть Изюмом. Уже стало проблематичным, возможен ли вообще отвод группы Голлидта на рубеж Миуса.
С учётом значительного численного превосходства советских войск, Манштейн настаивал на выводе 4-й танковой армии из Восточного Донбасса, оставлении Ростова и переносе линии обороны на р. Миус.
После совещания в ставке Гитлера 6 февраля, длившегося более 4 часов, разрешение на отход было получено.
К 17 февраля армейская группа Холлидт оставила Новочеркасск и Ростов и заняла оборону на р. Миус восточнее Таганрога.
12 февраля штаб группы армий «Дон» (с этого момента она получила название группа армий «Юг») был переведен из Сталино в Запорожье.
К середине февраля немецкое командование окончательно убедилось, что основной удар советских войск ведется в направлении на Запорожье через брешь между 1-й танковой армией на юге и группой Ланца на севере. Стало очевидно, что целью этого наступления являлись переправы через Днепр.
18 февраля в ставку Манштейна в Запорожье прилетел Гитлер.
В результате двухдневных совещаний было принято решение отказаться от попыток вернуть Харьков, на чём вначале настаивал Гитлер, и сосредоточить усилия на борьбе с прорывом. Поскольку передовые части советских войск к этому времени находились уже в 60 км от Запорожья, Гитлер быстро согласился со всеми доводами Манштейна и отбыл.
19 февраля Манштейн отдал приказ о переходе 4-й танковой армии в контрнаступление с целью остановить советские войска, наступавшие через Павлоград.
22 февраля был занят Павлоград. Задача обороны путей к Днепру с севера через Красноград или Днепропетровск, либо через Полтаву или Кременчуг была возложена на группу Кемпф.
На южном участке фронта немцам удалось отразить наступление советских войск на линии реки Миус. 14-я и 15-я гвардейские танковые бригады 4-го гвардейского механизированного корпуса), прорвавший позиции немцев у Матвеева Кургана, были окружены.
У Дебальцево попали в окружение и после неудачной попытки прорыва были вынуждены сдаться в плен части советского 8-го кавалерийского корпуса, ранее совершившие прорыв за линию фронта. Раненый командир корпуса генерал-майор М. Д. Борисов попал в плен.
Советские танковые части из группы генерала М. М. Попова, подошедшие вплотную к Запорожью, из-за отсутствия горючего остановились в 20 км от города, и впоследствии немцам их удалось расчленить на мелкие группы и уничтожить.
На центральном участке фронта 1-я танковая армия немцев разбила четыре советских танковых и механизированных корпуса, стоявших перед её западным фронтом.
25 февраля немецкие войска (дивизии «Дас Райх» и «Тотенкопф») в ходе ожесточённых боёв заняли Лозовую. В боях на этом направлении погиб командир немецкой дивизии «Тотенкопф» Эйке. 27 февраля части дивизии «Тотенкопф» заняли Царедаровку и Панютино.
В результате описанных событий к 1 марта у немецкого командования появился шанс вновь овладеть рубежом по Донцу и, перейдя реку по льду, зайти в тыл советской группировки в районе Харькова.
1-2 марта немецким войскам удалось овладеть Ефремовкой.
4 марта немецкие войска начали наступление на Харьков с южного направления.
10 марта они уже вплотную подошли к городу, 12 марта начались уличные бои в которых приняла участие немецкая дивизия Лейбштандарт (группа Пайпера).
14 марта город и советская 3-я танковая армия были полностью окружены.
15 марта генерал-майор Е. Е. Белов, руководивший обороной города, принял решение пробиваться в направлении на юго-восток, между Змиёвым и Чугуевым.
Прорыв был осуществлен в целом успешно, и к 17 марта защитники Харькова сосредоточились на восточном берегу реки Северский Донец.
18 марта район Харькова был взят под контроль 48-м танковым корпусом. Это позволило 2-му танковому корпусу СС развернуться на север и направиться к Белгороду, оборонять который было некому. Отбить Белгород контратаками советские части не смогли и с 19 марта на всем фронте наступила пауза на период весенней распутицы.
В результате двух последовательно проведенных Острогожско-Россошанской и Воронежско-Касторненской операций были разгромлены основные силы немецкой группы армий «Б», но общее наступление советских войск, начавшееся под Сталинградом в ноябре 1942 г. закончилось.
Подтянув резервы, немцам удалось добиться остановки советского наступления и вернуть под свой контроль Харьков и Белгород.