Actuando por iniciativa propia, el mariscal de campo Erich von Manstein contraatacó al observar el agotamiento soviético.
El II Cuerpo SS Panzer, equipado con tanques Tiger, junto con las selectas divisiones SS Leibstandarte Adolf Hitler y Das Reich realizaron la mayor parte de la batalla, estas dos divisiones habían estado descansando por lo que para el momento de la batalla estaban reposadas y completas.
La división Leibstandarte tomó entonces Járkov, por esta razón Hitler renombró la plaza principal de la ciudad como Leibstandarteplatz.
Hitler empezó entonces a planear una ambiciosa ofensiva hacia Kursk, donde esperaba destruir dos frentes soviéticos enteros (Vorónezh y Centro).
La Stavka soviética ordenó entonces que la ofensiva fuese llevada a cabo con toda prontitud para aprovechar al máximo la situación del frente.
Durante este tiempo, que las unidades alemanas aprovecharon para tomar un pequeño respiro, los soldados soviéticos no recibieron ningún tipo de reequipamiento o refuerzos.
A pesar de este pequeño éxito, una inmensa brecha existía aún entre el 1er Ejército Panzer en el flanco norte de las posiciones del Mius y las fuerzas germanas del Destacamento Kempf, más al sur.
El Grupo Popov aprovechó la situación y se lanzó hacia esta brecha avanzando al sur por Krasnoarméyskoye en dirección a Stálino.
Más al norte, elementos del 6.º Ejército soviético aún continuaban avanzando hacia el Dniéper.
Esto también significaba que tropas del Ejército Rojo se encontraban a menos de 40 millas del cuartel general de Manstein, que se encontraba un poco más al sur en Zaporiyia.
Las primeras unidades llegaron durante la noche del 20 de febrero, y al día siguiente reconquistaron la población.
Ese mismo día, Manstein desató las hostilidades contra el Grupo Popov, que había detenido su avance al norte de Krasnoarméyskoye.
La 5.ª División SS Wiking detuvo a los soviéticos bombardeando ferozmente la vanguardia de Popov para hacer creer a estas tropas que una fuerza alemana mucho mayor los estaba enfrentando; mientras la Wiking los detenía, la 11.ª División Panzer aprovechó la situación para cortar las líneas de abastecimiento del Grupo Popov entre Sloviansk y Barvénkovo.
Su comandante, el Mayor General Pávlov, informó a la Stavka de su situación y pidió nuevas órdenes.
Los remanentes del grupo intentaron escapar por el norte, a pesar de tener muy poco combustible o municiones.
Al norte la División Grossdeutschland conquistó Borosovka y elementos del Cuerpo Panzer SS empujaron hacia Bélgorod.
El triunfo alemán mostró que la Wehrmacht aún podía lograr victorias en pequeños escenarios aprovechando la movilidad de sus tropas, y empleando al máximo el concepto de «defensa móvil» donde se impedía la penetración enemiga al mismo tiempo que la línea defensiva se mantenía lo bastante flexible para apoyar las contraofensivas del propio bando.