Воздушную поддержку войск Воронежского фронта обеспечивала 2-я воздушная армия генерал-майора авиации К.Н. Смирнова. Непосредственное взаимодействие с 3-й танковой армией осуществляла Южная оперативная группа 2-й воздушной армии в составе 205-й истребительной и 227-й штурмовой авиационных дивизий, а также оперативно подчиненных ей двух полков 208-й ночной легкобомбардировочной дивизии – всего около 70 боеготовых самолетов[105]. Руководство Южной группой осуществлял заместитель командующего 2-й воздушной армией с оперативной группой штаба, находившийся на выносном пункте управления, развернутом в непосредственной близости от штаба 3-й танковой армии.

В оперативном отношении командующему 3-й танковой армией были подчинены 46-й и 47-й отдельные саперные батальоны 60-й инженерно-саперной бригады. Они были приданы танковым корпусам. Прокладку дорог фронтового значения в тылу армии и постройку переправ и мостов предполагалось осуществлять силами частей и подразделений, подчиненных начальнику инженерных войск фронта. Ввиду ограниченной численности саперных подразделений, для расчистки и ремонта дорог и колонных путей широко привлекалось местное население.

При разработке плана операции штаб 3-й танковой армии особое внимание уделял обеспечению флангов и организации взаимодействии с соседними соединениями. Обеспечение стыка с соседом справа – 180-й стрелковой дивизией 69-й армии – возлагалось сначала на правофланговую 48-ю гвардейскую стрелковую дивизию, а затем на 184-ю стрелковую дивизию. Поддерживать связь с левым соседом – 350-й стрелковой дивизией 6-й армии – должна была левофланговая 111-я стрелковая дивизия.

К установленному сроку (27 января) войска 3-й танковой армии не успевали сосредоточиться на исходных для наступления позициях. Части 15-го танкового корпуса, которые вели боевые действия в районе Алексеевки, смогли только утром 27 января начать марш в район сосредоточения, прибыв в него лишь 29 января. К этому же сроку прибыл и 12-й танковый корпус, которому пришлось во время марша принимать меры по уничтожению прорывающихся групп противника. Стрелковые дивизии, совершавшие марш своим ходом, завершили сосредоточение только 29–31 января. Учитывая все это, генерал Рыбалко обратился к командующему фронтом с просьбой перенести начало перехода в наступление на 2 февраля. Эта просьба была удовлетворена генералом Голиковым.

По данным штаба армии, в полосе предстоящих действий оборонялись полк «Великая Германия», части 320, 357 и 387-й пехотных дивизий общей численностью 4,5–5 тыс. активных штыков, до 50 танков и до 4 дивизионов артиллерии[106]. «Противник отдельными гарнизонами занимал населенные пункты и высоты по западному берегу р. Оскол, – отмечал штаб армии, – приспособив здания и сооружения для обороны. Кратковременность не дала возможности противнику полностью произвести инженерные работы, и к началу операции противник имел в основном снежные окопы неполной профили, незначительное количество минированных участков, противотанковых и противопехотных препятствий»[107].

Утром 2 февраля войска 3-й танковой и 69-й армий Воронежского фронта и 6-й армии Юго-Западного фронта перешли в наступление. Противник оказывал упорное сопротивление, в результате чего продвижение стрелковых соединений 3-й танковой армии было медленным. После прорыва ими обороны противника в сражение вступили танковые корпуса. 4 февраля стрелковые соединения вышли к Северскому Донцу и с ходу попытались его форсировать. Однако танковая дивизия СС «Адольф Гитлер», подошедшая из Харькова, сорвала эту попытку. 5 февраля осложнилось положение на правом фланге 3-й танковой армии. Части дивизии «Дас Райх», развернувшиеся в районе Белый Колодезь, нанесли контрудар в направлении Ольховатка, Великий Бурлук, где оборонялась 48-я гвардейская стрелковая дивизия. Для парирования этого удара генерал Рыбалко ввел в сражение 184-ю стрелковую дивизию при поддержке 179-й отдельной танковой бригады и 1245-го истребительно-противотанкового артиллерийского полка. В течение четырех дней на правом фланге армии велись упорные бои с контратакующими частями противника. Только 6-й гвардейский кавалерийский корпус сумел выйти к Новой Водолаге, оказавшись на фланге харьковской группировки врага. 9 февраля атаки дивизии «Дас Райх» прекратились, ее части стали отходить на западный берег Северского Донца.