军主力深入到预定区域，南北两翼装甲集群同时发起突击，切断苏军退路，将其围困在哈尔科夫周边的开阔地带，再逐一歼灭。为了确保计划成功，曼施坦因还请求德国空军第4航空队提供空中支援，夺取制空权，打击苏军的补给车队和集结地域。
2月16日，哈尔科夫城内一片混乱。党卫装甲军军长豪赛尔按照曼施坦因的命令，率领部队“仓皇”撤离哈尔科夫，故意将大量军用物资遗弃在城内，制造出溃逃的假象。苏军第40集团军和坦克第3集团军见状，士气大振，不顾疲劳继续推进，于当日傍晚占领了这座乌克兰“第二首都”。
朱可夫收到捷报后，下令各部队乘胜追击，务必在德军站稳脚跟前将其彻底击溃。这道命令，让苏军50个师的兵力彻底分散在数百公里的战线上，为曼施坦因的反击创造了绝佳条件。
2月19日夜，乌克兰平原的寒月被厚重的云层遮蔽，大地一片漆黑。随着曼施坦因一声令下，德军的反击在寂静中骤然爆发。北翼的党卫装甲军如同出鞘的利刃，“帝国”师和“骷髅”师的装甲集群在夜色掩护下，向着苏军西南方面军第6集团军的侧翼发起猛攻。德军的为数不多的59坦克和新型虎式坦克走在最前列，57吨的钢铁身躯碾过积雪覆盖的田野，100毫米厚的正面装甲无视苏军反坦克炮的射击，改进版88毫米长管火炮在远距离上精准命中苏军坦克，每一发炮弹都能引发剧烈的爆炸，将T-34坦克炸成燃烧的残骸。
“虎式坦克！是德军的虎式坦克！”苏军阵地上传来惊恐的呼喊。一名苏军反坦克炮手抱着炸药包，试图靠近德军坦克，却被MG-42机枪密集的火力扫倒在雪地里，鲜血瞬间染红了身下的白雪。德军装甲步兵跟在坦克身后，乘坐半履带装甲车快速推进，用冲锋枪清扫溃散的苏军士兵。仅仅三个小时，苏军第6集团军的侧翼就被撕开了一道30多公里宽的缺口，德军装甲集群如同决堤的洪水，向着纵深猛插。
与此同时，德国空军第4航空队的JU-87俯冲轰炸机群也呼啸而至，机翼上的俯冲警报器发出刺耳的尖啸，如同死神的召唤。苏军的补给车队、炮兵阵地和集结地域成为轰炸的重点，炸弹落下的地方燃起熊熊大火，烟尘弥漫在战场上空，遮天蔽日。一名苏军后勤军官眼睁睁看着满载油料的卡车被炸弹击中，剧烈的爆炸将他掀飞出去，等他挣扎着爬起来，只看到一片燃烧的火海，空气中弥漫着汽油和烧焦的气味。
南翼的第4装甲集团军也同步发起进攻。第48装甲军的坦克集群
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