Тогда на помощь им была брошена 5-я гвардейская танковая армия. Завязалось ожесточенное сражение, длившееся несколько дней. Общими усилиями враг к исходу 16 августа был остановлен. 18 августа противник нанес контрудар из района Ахтырки. Для его ликвидации в сражение была дополнительно введена 4-я гвардейская армия, прибывшая из резерва Ставки. Командовал ею генерал Г. И. Кулик. К сожалению, он плохо справлялся со своими обязанностями, и вскоре его пришлось освободить от командования.
17 августа армии Степного фронта подошли вплотную к Харькову, завязав сражение на его окраинах. Энергично действовала 53-я армия И. М. Манагарова, и особенно ее 89-я гвардейская стрелковая дивизия под командованием полковника М. П. Серюгина и 305-я стрелковая дивизия под командованием полковника А. Ф. Васильева. Части 53-й армии, действуя днем и ночью, стремились быстрее завершить прорыв обороны на подступах к городу. Наиболее ожесточенный бой развернулся за высоту 201,7 в районе Полевого, которую захватила сводная рота 299-й стрелковой дивизии в составе 16 человек под командованием старшего лейтенанта В. П. Петрищева.
Когда в живых осталось всего лишь семь человек, командир, обращаясь к бойцам, сказал:
– Товарищи, будем стоять на высоте так, как стояли панфиловцы у Дубосекова. Умрем, но не отступим!
И не отступили. Героические бойцы удержали высоту до подхода частей дивизии. За мужество и проявленный героизм Указом Президиума Верховного Совета СССР старшему лейтенанту В. П. Петрищеву, младшему лейтенанту В. В. Женченко, старшему сержанту Г. П. Поликанову и сержанту В. Е. Бреусову было присвоено звание Героя Советского Союза. Остальные были награждены орденами.
В ожесточенном сражении за Ахтырку особо отличились соединения 20-го гвардейского стрелкового корпуса под командованием генерала Н. И. Бирюкова, части генерала М. Г. Микеладзе, гвардии подполковника О. С. Гудеменко, полковника О. С. Доброва, а также 4-й гвардейский танковый корпус генерала П. П. Полубоярова.
К 22 августа наступление советских войск в районе Харькова все более усиливалось. Чтобы избежать окружения своих войск, противник 22 августа начал отход из Харькова. Утром следующего дня отступили его последние арьергардные части, и войска Степного фронта вошли в город Харьков, восторженно встреченные жителями.
В боях за Харьков особо отличились 28-я, 89-я гвардейские, 84-я, 116-я, 252-я и 299-я стрелковые дивизии 53-й армии и 93-я гвардейская, 183-я и 375-я стрелковые дивизии 69-й армии, 15-я гвардейская дивизия 7-й гвардейской армии. Всем этим дивизиям было присвоено почетное наименование Харьковских.
В Харькове состоялся большой митинг, на котором присутствовали представители партийных и советских организаций Украины и Красной Армии. Митинг прошел с огромным подъемом. Трудящиеся Харькова ликовали. Москва салютовала доблестным воинам, освободившим крупнейший город Украины.
После митинга состоялся обед, во время которого народный артист Советского Союза И. С. Козловский спел ряд русских и украинских песен. Его чарующий и задушевный голос до слез растрогал присутствовавших. Он пел много, как никогда, а мы, так истосковавшиеся по хорошему вокальному исполнению, были очень благодарны Ивану Семеновичу.
Войска Степного фронта тем временем вели бои южнее Харькова, наступая в районе Мерефы.
Отбросив контрударные группировки противника в районе Богодухова и Ахтырки, Воронежский фронт 25 августа прочно закрепился на линии Сумы–Гадяч–Ахтырка–Константиновка и приступил к подготовке наступления с целью выхода на среднее течение Днепра. Аналогичную задачу получил и Степной фронт.
На орловском направлении планом контрнаступления преследовалась цель разгромить 9-ю и 2-ю танковую армии немецких войск и развивать удар в общем направлении на Брянск.
Войскам левого крыла Западного фронта была поставлена задача во взаимодействии с войсками Брянского фронта разгромить болховскую группу войск противника, а затем, наступая на Хотынец, отрезать пути отхода противника из района Орла.
Западный фронт вначале наступал 11-й гвардейской армией генерала И. X. Баграмяна, усиленной танковым корпусом и четырьмя танковыми бригадами. Действия войск этой группы поддерживались 1-й воздушной армией, которой командовал генерал М. М. Громов. Через несколько дней эта группа была усилена 11 армией генерала И. И. Федюнинского и 4-й танковой армией генерала В. М. Баданова.
Брянский фронт действовал в составе 61, 3-й и 63-й армий, туда же включалась и 3-я гвардейская танковая армия П. С. Рыбалко, заканчивавшая свое доукомплектование в районе станции Горбачеве. Действия войск фронта поддерживала 15-я воздушная армия генерала Н. Ф. Науменко.
Центральный фронт наступал в составе 48, 13-й и правым флангом 70-й армии, 2-й танковой армией и всеми соединениями, участвовавшими в обороне и контрударе.
К этому времени противник для противодействия прорыву войск Брянского и Западного фронтов снял с участка Центрального фронта несколько танковых и пехотных дивизий, чем в значительной степени ослабил свою оборону южнее Орла. Центральный фронт получил более благоприятную возможность для своего наступления.