К моменту ввода в прорыв кавалерийских корпусов три правофланговые дивизии 57-й армии (341, 351 и 255-я) выбили противника с занимаемых рубежей и продолжили наступление. На всем остальном участке фронта соединения армии встретили ожесточенное сопротивление противника, прочно закрепившегося на позициях Славянского укрепленного района. Линия фронта, достигавшая в исходном положении 58 км, увеличилась почти вдвое. Все дивизии армии были введены в сражение, резервов не оставалось.
Начавшие наступление соединения 5-го кавалерийского корпуса уже во второй половине дня вышли на ближние подступы к Барвенково. Кровопролитные бои на его улицах продолжались до конца дня 23 января. Поздно вечером штаб фронта получил донесение от генерала Гречко: «…В итоге двухдневных боев корпус во взаимодействии со стрелковыми и танковыми частями к исходу 23 января овладел важным узлом сопротивления, неприятельской тыловой базой армейского значения, узлом шоссейных и железных дорог г. Барвенково» [11] .
Корпус понес сравнительно небольшие потери, трофеи же, захваченные при освобождении города, были довольно внушительные: 261 автомашина, 19 орудий, 2 танка, 8 ранцевых огнеметов, 4 зенитные установки, 30 000 снарядов, склады продовольствия, боеприпасов и авиабомб, 160 вагонов с военным имуществом. Враг оставил на поле боя более 400 трупов солдат и офицеров.
Одновременно с кавалеристами генерала Гречко к активным наступательным действиям перешел и 1-й кавалерийский корпус. Глубокой ночью 22 января его передовые части прорвались западнее Долгенького, а к полудню продвинулись за Боброво и Дубовку, наступали на Курульку.
В эти дни напряженных, до предела ожесточенных боев решался чрезвычайно важный вопрос: когда, на каком направлении и с какой задачей следует ввести в сражение резерв Главнокомандующего юго-западного направления – 9-ю армию под командованием генерала Ф.М. Харитонова, имевшую в своем составе две стрелковые, две кавалерийские дивизии и две стрелковые бригады.
Освободив Барвенково, советские войска поставили противника в тяжелое положение. Это, как позже стало известно, сильно обеспокоило немецкое командование. Начальник генерального штаба сухопутных войск Ф. Гальдер записал 24 января в своем дневнике: «…В 17-й армии творится безобразие. За три дня боев фронт прорван на двух участках… Оба эти прорыва соединились в одну громадную брешь. Противник поставил под угрозу железнодорожное сообщение между 1-й танковой и 17-й армиями… Предстоят весьма тяжелые дни, прежде чем удастся сдержать натиск противника…» [12]
По мере продвижения войск Южного фронта внимание командования все в большей степени привлекал очаг сопротивления в районе Славянска. Находясь на смежных флангах 57-й и 37-й армий, он ограничивал возможности перерастания тактического успеха в оперативный. Вопрос о ликвидации этого очага встал еще и потому, что, находясь на фланге дивизий 57-й армии, он создавал угрозу их коммуникациям и связывал левофланговые дивизии этой армии и дивизии правого фланга 37-й армии.
Бывший начальник штаба 38-й армии С.П. Иванов впоследствии так оценил создавшуюся обстановку: «…Стоит отметить, что в ходе Барвенково-Лозовской операции войска 6-й и 57-й армий сделали довольно глубокую вмятину в обороне армий «Юг», но горловина этой вмятины оказалась весьма узкой, ограниченной мощными опорными пунктами немцев в Балаклее на севере и в Славянске на юге. Задача состояла в том, чтобы расширить эту горловину, улучшить оперативное положение войск в барвенковском выступе, ибо он сулил возможность развития успеха как на харьковском, так и на донбасском направлениях. При сохранении же такой тесной горловины мешок легко мог быть «завязан» противником, и две наши армии оказались бы в ловушке.
Вызволить их можно было лишь ударом извне, для чего потребовались бы крупные подвижные силы и авиация» [13] .
Принимая все это во внимание, главком направления изменил ранее принятое решение. Утром 24 января армия под командованием генерала Ф.М.Харитонова была передана в подчинение командующего войсками Южного фронта. Генералу Р.Я.Малиновскому было приказано усилить ее двумя стрелковыми дивизиями, танковой бригадой и артиллерийскими частями, обеспечив ее ввод в сражение в стык 37-й и 57-й армий.