Генеральный штаб немедленно доложил Ставке ВКГ о критической обстановке в полосах 9-й и 57-й армий Южного фронта и предложил прекратить наступление Юго-Западного фронта, а часть сил из состава его ударной группировки бросить на ликвидацию угрозы, возникшей со стороны Краматорска. Как впоследствии писал в своих мемуарах маршал Г.К. Жуков, иных способов спасти положение не было, поскольку в этом районе фронт не располагал никакими резервами[71].
Отказываясь отдать распоряжение о прекращении наступления на Харьков, Верховный Главнокомандующий, видимо, руководствовался докладом Военного совета юго-западного направления, который во второй половине 17 мая доложил, что целью действий противника является овладение городами Барвенково, Изюм и срыв наступления Юго-Западного фронта. Отмечая важность сохранения прочного положения на правом крыле Южного фронта, Военный совет просил Ставку усилить их двумя стрелковыми дивизиями и двумя танковыми бригадами, на что Ставка дала согласие. Однако прибытие этих сил ожидалось не ранее 20–21 мая. Учитывая резкое ухудшение обстановки на фронте 9-й армии к исходу 17 мая главком Юго-Западного стратегического направления маршал С.К. Тимошенко в ночь на 18 мая отдал распоряжение о переброске в полосу 9-й армии 23-го танкового корпуса и стрелковой дивизии из 6-й армии. А это означало отказ от наступления на Харьков с юга и поворот части сил ударной группировки Юго-Западного фронта для отражения удара войск генерала Э. Клейста со стороны Славянска. К этому же времени относится и обращение по телефону Военного совета юго-западного направления к Ставке ВГК с просьбой разрешить прекратить наступление на Харьков, на что последовал отказ. В связи с дальнейшим ухудшением обстановки на участке 9-й и 57-й армий маршал С.К. Тимошенко вечером 18 мая приказал изъять из 6-й армии 21-й танковый корпус и стрелковую дивизию и направить эти силы также для отражения удара группы Клейста[72].
Однако нарушение связи в войсках, находившихся на барвенковском выступе, не позволило своевременно провести намеченную перегруппировку сил. Части 23-го танкового корпуса начали выводиться из боя лишь во второй половине 18 мая, а 21-й танковый корпус – только в 10 часов 19 мая. События продолжали развиваться крайне неблагоприятно. Вследствие отхода соединений 9-й армии и продвижения противника на север вдоль Северского Донца создалась угроза окружения советских войск, действовавших в барвенковском выступе.
19 мая Генеральный штаб вновь высказался за прекращение наступления, предложив основные силы ударной группировки фронта повернуть для ликвидации угрозы окружения. Однако Верховный Главнокомандующий вновь отклонил это предложение. Фронт еще раз попытался прорвать оборону 8-го немецкого армейского корпуса, но безуспешно. В этой обстановке маршал С.К. Тимошенко 19 мая в 19 часов отдал приказ на переход к обороне на всем барвенковском выступе, с тем, чтобы сосредоточить основные силы на разгроме прорвавшейся группировки врага. Общий фронт обороны достигал 145 км. Предполагалось, что часть войск займет оборону, а основные силы 6-й армии и два ее танковых корпуса совместно с 57-й армией нанесут контрудар и разгромят прорвавшегося в тыл врага. Это решение было утверждено Ставкой ВГК, но и оно оказалось запоздалым[73]. На какое-то время наступление врага было остановлено.
Но вражеское командование продолжало наращивать силу своего удара. Сосредоточив две танковые, одну моторизованную и две пехотные дивизии в районе Красный Лиман, Новониколаевка, противник 20 мая, нанес удар в северном направлении. Одновременно неприятель стал перебрасывать из Харькова еще две танковые дивизии для наступления навстречу группе Клейста. Преодолевая слабое сопротивление советских войск, ему удалось к исходу дня 20 мая выйти в район Петровская, Красный Лиман. Для 6-й армии (генерал А.М. Городнянский) и армейской группы Л.В. Бобкина, объединенных в группу под командованием генерала Ф.Я. Костенко, ситуация из критической переросла в катастрофическую. Развязка наступила 23 мая, когда армейская группа «Клейст», наступавшая из-под Краматорска, в 10 км южнее Балаклеи соединилась с частями 6-й немецкой полевой армии, перерезав советским войскам, действовавшим в барвенковском выступе, пути отхода на восток через реку Северский Донец.