לאחר הניצחון בקרב מוסקבה הסטבקה הייתה בדעה שצריך להמשיך במתקפות גם באזורים נוספים של חזית הלחימה. במהלך סוף 1941 - אביב 1942 החלו להפעיל את מפעלי התעשייה הכבדה שפונו לאזור הרי אורל וסיביר וכמות התחמושת שהגיעה לחזית גדלה. בהתאם לכך, לשנת 1942 תוכננו פעולות התקפיות במספר אזורים. בהתאם לפקודת סטבקה מס' 130 מ-1 במאי 1942 "על הצבא האדום להגיע במהלך השנה לגירוש הוורמאכט משטח ברית המועצות".
אמנם, הצבא האדום החל את מתקפתו כבר ב-12 במאי. התוכנית הייתה לכתר את הארמייה ה-6 הגרמנית באזור חרקוב ולשחרר את העיר. המתקפה הייתה מוצלחת למדי ולקראת 17 במאי יחידות של הצבא האדום היו קרובות לפרברי העיר.
בחלק הדרומי, הארמיות ה-6, ה-9 וה-57 הסובייטיות התקדמו בשתי הגדות של סוורסקי דונץ. בחלק הצפוני של הלחימה הארמייה ה-28 הצליחה לפרוץ את קו ההגנה הגרמני ברוחב של 65 ק"מ והתקדמה לכיוון בלגורוד.
לצד ההתקדמות האיטית הורגשה גם פסיביות של חלק מהיחידות של הצבא האדום והססנות של סמיון טימושנקו לנצל עתודות שריון שהיו ברשותו. כמו כן לא היה תאום בין המתקפות של שתי החזיתות שהיו תחת פיקודו הכולל. כתוצאה מכך, הוורמאכט הצליח לסיים את ההתארגנות מחדש ולרכז את כוחות המחץ בכיווני מתקפת הנגד.
ב-17 במאי טנקים של אוואלד פון קלייסט תקפו את הארמייה ה-9 הסובייטית, פרצו את קו ההגנה שלה ולקראת 23 במאי היא כבר לא יכלה לסגת מזרחה. סמיון טימושנקו פנה לסטבקה בבקשה לתגבורת. ראש המטה הכללי החדש אלכסנדר ואסילבסקי ביקש אישור לנסיגת הכוחות, אך יוסיף סטלין סירב לאשר את הנסיגה. במהלך 18 במאי ביקש ואסילבסקי פעם נוספת אישור לנסיגה. סמיון טימושנקו וניקיטה חרושצ'וב טענו שהסכנות לא כה חמורות, אך סטלין לא אישר את הנסיגה גם הפעם. כתוצאה מכך, לקראת 23 במאי רוב היחידות התוקפות של הצבא האדום כותרו.
החל מ-25 במאי החלה מתקפה של הכוח המכותר מזרחה במטרה לפרוץ את הכיתור, אמנם ללא הצלחה של ממש. למרות המאמץ הגדול רק כעשירית מהכוחות המכותרים הצליחו לפרוץ אותו. המפקדים של הארמיות המכותרות וסגן מפקד החזית הדרום-מערבית נהרגו במהלך הקרבות.
איוואן בגרמיאן שהיה בין מתכנני המבצע טען בזכרונותיו שכישלון המבצע היה תוצאה של פעולות לא נכונות של מפקדים בשטח ולא בעיה של תכנון המבצע.
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
