Первой акцией прибывших частей была контратака против правого фланга 3-й танковой армии. Она была осуществлена III батальоном (на БТР «Ганомаг») полка «Дер Фюрер» при поддержке I батальона танкового полка «Лейбштандарта» 5 февраля. Танковые корпуса армии Рыбалко к тому моменту уже покинули район Великий Бурлук, и удар пришелся по 48-й гвардейской стрелковой дивизии. На выручку была брошена 184-я стрелковая дивизия, противотанковый полк и 179-я отдельная танковая бригада. Следует отметить, что Рыбалко не запаниковал и не стал возвращать в точку контрудара 12-й и 15-й танковые корпуса, ограничившись созданием заслона из стрелковых соединений. Подвижные соединения 3-й танковой армии по-прежнему нацеливались на предместья Харькова. Решение это оказалось правильным: уже 6 февраля передовые части 184-й стрелковой дивизии прибыли в район Великий Бурлук. На следующий день 184-я стрелковая дивизия встала заслоном на фланге наступления, а 48-я гвардейская стрелковая дивизия продолжила движение вперед. Результаты первой контратаки частей корпуса Хауссера следует расценить как умеренные.
Одновременно передовые части 3-й танковой армии столкнулись с оборонительными позициями «Лейбштандарта» на Северском Донце. Две роты мотопехотного полка дивизии занимали позиции на восточном берегу, в нескольких километрах от реки, в Артемовке. После того как к Артемовке вышли разведчики 62-й гвардейской стрелковой дивизии и 52-й мотострелковой бригады 15-го танкового корпуса, эсэсовцы отошли за реку. Северский Донец был уже скован льдом, и советские разведчики без помех форсировали реку, попав, однако, под огонь пулеметов МГ-42. Сражение за Харьков стало одной из первых битв, в которых применялся новый немецкий единый пулемет с высоким темпом стрельбы. Впоследствии пулемет получил прозвище «пила Гитлера». Пулеметный огонь заставил разведчиков отступить и ждать подхода основных сил своих соединений. С одной стороны к фронту подтягивались и занимали оборону части 1-го мотопехотного полка «Лейбштандарта», с другой — подходили основные силы танковых корпусов и стрелковых дивизий армии Рыбалко.
С 6 февраля соединения 3-й танковой армии втянулись в бои за юго-восточные подступы к Харькову. 15-й танковый корпус при поддержке 160-й стрелковой и 48-й гвардейской стрелковой дивизий атаковал Печенеги. 12-й танковый корпус при поддержке 62-й гвардейской стрелковой дивизии атаковал Малиновку и Чугуев. Задействованные со стороны наступающих войск Красной армии танковые силы были минимальными. Так, 30-я танковая бригада 12-го танкового корпуса к моменту начала боев за Малиновку и Чугуев насчитывала один танк Т-34, один танк Т-70, три танка Т-60, 97-я танковая бригада — три КВ, 106-я танковая бригада — один Т-34 и три Т-70. Основным средством борьбы в этих условиях стала артиллерия, корпус Зиньковича с самого начала боев располагал 1172-м легкоартиллерийским полком. «Трехдюймовки» полка поддерживали огнем атаки подразделений корпуса, уничтожая огневые точки на переднем крае и в глубине обороны противника. Обороняющийся располагал традиционными для немецкой пехоты и мотопехоты средствами: 88-мм зенитками, поставленными на прямую наводку. Применению «ахт-комма-ахт Флаков» благоприятствовал господствующий над восточным западный берег реки Северский Донец, который занимали немцы, и характерная для юга страны открытая местность. Зенитные пушки прореживали и без того не поражающие численностью танкового парка бригады. 10 февраля в результате боя за Малиновку было подбито зенитками два КВ из 97-й танковой бригады. Из состава экипажей осталось только два радиста. Потери бригады в целом составили 40 человек убитыми и 47 ранеными. В результате боев численность артиллерии превосходила число танков. В составе 97-й танковой бригады был один КВ, два Т-70, но четыре 76-мм орудия и два 37-мм зенитных автомата. Артиллерия также оказывала действенную поддержку в отражении контратак противника. Проведенная в тот же день, 10 февраля, контратака немецких танков и пехоты закончилась уничтожением одного танка и одной САУ, причем танк был подбит артиллеристами 1172-го легкоартиллерийского полка. После нескольких дней боев танкистам и пехотинцам армии Рыбалко удалось сломить сопротивление эсэсовцев, и в ночь с 9 на 10 февраля Печенеги и Чугуев были взяты штурмом. Северский Донец был форсирован, и до Харькова оставалось всего пара десятков километров по прямой.