Однако из-за невозможности в срок сосредоточить ударную группировку в необходимом районе, участие в прорыве кольца 38-й армии становилось проблематичным [16; 238], [17; 342]. Первоначально нанести удар на Чепель могла лишь оперативная группа Г.И. Шерстюка. Она и предприняла атаку ещё 22-го числа. Но надо заметить, что по своему составу это была далеко не та группа, которую планировалось создать согласно приказу главкома направления № 00320 от 19 мая 1942 года. Не только две левофланговые дивизии 38-й армии, которым надлежало войти в группу, не успели подойти, но и стрелковая дивизия, и две танковые бригады резерва Ставки ВГК не прибыли. В реальности оперативная группа Г.И. Шерстюка состояла из частей 242-й стрелковой дивизии и 114-й танковой бригады (25 танков; позже бригада будет передана в состав сводного танкового корпуса) [28; 210], [16; 238]. Успешно переправившись через Северский Донец, где в неё влились некоторые разрозненные части, группа стремительным броском овладела Чепелем. Но немцы, сосредоточив против группы, не получившей никакой поддержки, превосходящие силы, выбили её из Чепеля и отбросили за реку. Более того, немцы стремились развить своё наступление, но их остановили [16; 238].
Поскольку левофланговые силы 38-й армии наступать на Чепель ранее 25-го числа не могли, то задачу овладеть им сводный танковый корпус получил также на 25 мая. Одновременный удар из кольца (из района Лозовеньки) должны были наносить две группы наших бойцов и командиров, ведомые 21-м и 23-м танковыми корпусами (точнее, тем, что от них оставалось) [9; 70], [16; 238], [17; 342-343].
Но немцы 23 и 24 мая, пока наши соединения сосредотачивались для прорыва, тоже времени зря не теряли. Позиции блокировавшего советские войска корпуса Маккензена были усилены частями 3-й, 23-й танковых, 68-й и 125-й пехотных дивизий [17; 343].
Основные назначенные для прорыва силы 38-й армии перейти в наступление 25 мая не смогли из-за сильнейшего воздействия вражеской авиации [16; 238].
Наступление начал сводный танковый корпус, взаимодействовавший с группой Г.И. Шерстюка. К сожалению, не все её бойцы показали себя в этот день достойно. Так, учебный батальон 242-й стрелковой дивизии, сопровождавший 15-ю танковую бригаду в атаке на Байрак и Гусаровку, под сильным огнём артиллерии противника и бомбёжками с воздуха совершенно отстал от танков и потерял с ними связь. Одна его рота вместе с командиром (лейтенантом Макартычаном) даже удрала в тыл [9; 70].
Но танкисты 15 тбр, как и всего сводного танкового корпуса, свою задачу выполнили. Несмотря на ожесточённое сопротивление немцев, мощный артогонь с их стороны и беспрерывные удары с воздуха, танковые бригады к вечеру заняли Чепель. В течение этого напряжённого дня ими были уничтожены 19 немецких танков, 8 противотанковых пушек и до двух рот пехоты [4; 237], [9; 71]. Но и собственные потери корпуса были значительны – 29 танков [4; 237], [9; 71]. В этот же день 92 отб убыл из состава корпуса в распоряжение командира 3 тбр. По состоянию на 26 мая в корпусе оставалось всего 43 машины:
15 тбр – 20 танков (10 Т-34 и 10 Т-60);
64 тбр – 10 танков (2 МК-II, 1 МК- III и 7 Т-60);
114 тбр – 13 танков (все – Т-60) [9; 71].
26 мая 1942 года, после приведения себя в порядок, бригады корпуса продолжили наступление с задачей прорвать внешнее кольцо окружения. В этот день в бой была введена 3-я танковая бригада вместе с приданным ей 92 отб. Общее количество танков в них было 35 (2 КВ, 13 Т-34 и 20 Т-60) [9; 71].
Танки вступили в бой с противником в 16.30. Вслед за танками пошли в атаку бойцы мотострелковых батальонов бригад. Но случилось досадное недоразумение: группа из 12 советских штурмовиков ошибочно нанесла бомбовый удар по своим же наступающим войскам. Мотострелки залегли. Вслед за нашими штурмовиками по наступающим начала усиленно «работать» немецкая авиация, которая группами по 20-30 самолётов до конца дня бомбила порядки наступающих. В итоге мотострелковые батальоны отошли на прежние позиции, танковая атака захлебнулась, а пехота 242-й сд группы Г.И. Шерстюка вообще не смогла подняться в атаку [9; 71].
Потери корпуса в этот день составили 8 танков (все машины принадлежали 15 тбр: 5 Т-34 и 3 Т-60). Ещё 6 машин потеряла 3 тбр (1 КВ, 4 Т-34 и 1 Т-60). Было уничтожено 4 вражеских танка и два орудия [9; 71], [4; 237].
Зато 26 мая более успешными оказались действия окружённых. Из окружения смогли вырваться 5 тысяч человек и 5 танков группы, возглавляемой командиром 21-го танкового корпуса генералом Кузьминым. Но и потери прорывавшихся были большие: из района Лозовеньки в прорыв уходило 22 тысячи человек и 60 танков. Погиб и командир 21-го танкового корпуса генерал Кузьмин [17; 342], [4; 238-239], [9; 71].