في 24 فبراير، عبرت القوات الروسية الحدود وبدأت في التقدم نحو خاركيف، لتواجه المقاومة الأوكرانية. كما أطلق الروس قذائف مدفعية على المدينة.[4]
بحلول 25 فبراير، اندلع قتال عنيف في الضواحي الشمالية للمدينة، حيث تمكنت القوات الأوكرانية من الصمود ضد الروس.[5]
في 26 فبراير، ادعى حاكم خاركيف أوبلاست أوليه سينيهوبوف أن المدينة بأكملها كانت تحت السيطرة الأوكرانية. صرح المسؤولون الأمريكيون أن أعنف قتال في الصراع بأكمله كان في خاركيف.[6]
في وقت مبكر من صباح يوم 27 فبراير، دمرت المعارك خط أنابيب غاز في خاركيف.[7] في وقت لاحق من الصباح، دخلت القوات الروسية إلى خاركيف، حيث صرح سينيهوبوف بأن قتالًا عنيفًا كان يحدث داخل المدينة،[8][9] وزعم مستشار وزارة الداخلية أنطون جيراشينكو وجود قتال شوارع في وسط المدينة.[10] في غضون ذلك، صرح المتحدث باسم وزارة الدفاع الروسية إيغور كوناشينكوف أن القوات الروسية قد أمنت استسلام فوج الصواريخ 302 الأوكراني المضاد للطائرات وأسر 471 جنديًا أوكرانيًا ،[11][12] وهو ادعاء نفته مصادر أوكرانية.
بحلول بعد ظهر يوم 27 فبراير، صرح سينيهوبوف أن القوات الأوكرانية استعادت السيطرة الكاملة على المدينة.[13][14] وأضاف أن عشرات الجنود الروس استسلموا واشتكوا من نقص إمدادات الوقود.[15]
في 28 فبراير، ادعى المسؤول الأوكراني أنطون هيراشينكو وسييهوبوف أن الضربات الصاروخية الروسية على المدينة خلال الصباح أسفرت عن مقتل 11 مدنياً وجرح العشرات.[16]