Несмотря на все усилия, 5 августа попытки выйти из окружения не удались. Как доносил в штаб фронта Военный совет 6-й армии:
«Попытка выйти из окружения ударом на юг скована обороной и последующим наступлением противника с юга.
Успех прорыва надежды мало.
Боеприпасов, хлеба, горючего — нет.
Подрываем орудия, уничтожаем транспорт, кольцо окружения сжимается…»
Потеряв надежду организовать выход из окружения, командующие 6-й и 12-й армиями дали подчиненным командирам право действовать самостоятельно, согласно обстановке.
В связи с этим 7 августа командир корпуса генерал-лейтенант Новосельский и комиссар корпуса бригадный комиссар Семенов собрали командиров и комиссаров частей. После совещания командир корпуса огласил свое решение: в полночь с 7 на 8 августа прорвать кольцо окружения и двинуться на соединение с советскими войсками.
Однако ночная атака не удалась. За полчаса до установленного времени противник открыл сильный артиллерийско-минометный и пулеметный огонь. Противник накрыл огнем накопившуюся на рубеже атаки пехоту. Боевые порядки соединений расстроились, они понесли большие потери. В числе прочих погиб от разрыва снаряда командир 15-й моторизованной дивизии генерал-майор Н. Н. Белов. В командование дивизией вступил начальник штаба полковник И. А. Ласкин.
Отдельным частям корпуса все же удалось вырваться из котла. Генерал Ю. В. Новосельский с группой бойцов перешел линию фронта в районе Днепропетровска. Благополучно вышли из окружения бригадный комиссар С. П. Семенов, заместитель командира генерал-майор А. Г. Поликарпов.
В селе Легезино была разгромлена 16-я танковая дивизия, погиб командир дивизии полковник Мындро, отправившись в разведку на единственном уцелевшем танке. Попал в плен и был расстрелян комиссар дивизии Руденко. Выйти смогли только тылы дивизии. К утру 10 августа они сосредоточились в лесу у села Булаховки Павлоградского района.
Неудачно закончился выход из котла и для 15-й моторизованной дивизии. Все ее командование попало в плен, в том числе командир дивизии полковник Ласкин, комиссар дивизии полковой комиссар Конобевцев, командир 14-го танкового полка полковник Фирсов и многие другие. Позже Ласкин и Конобевцев смогли бежать и выйти к своим войскам.
Из остатков 14-ro танкового полка 15-й мотодивизии были сформированы 67-й и 69-й танковые батальоны.
3-й механизированный корпус (в/ч 4102)
Командир — генерал-лейтенант Андрей Иванович Еременко (4.06.40–12.40),
генерал-майор танковых войск Алексей Васильевич Куркин (12.40–16.08.41).
Заместитель по строевой части — генерал-майор танковых войск Федор Тимофеевич Ремизов (20.07.40–10.08.41),
Заместитель по политической части — бригадный комиссар Петр Григорьевич Руденко.
Помощник по технической части — военинженер 1 ранга Юрий Николаевич Соловьев,
полковник Матвей Васильевич Гуля (с 10 сентября 1940 года, погиб в 1941 году).
Начальник штаба — полковник Аркадий Яковлевич Косырев,
полковник Павел Алексеевич Ротмистров (с мая 1941 г.).
Начальник оперативного отдела — полковник Николай Андреевич Эрфурт.
Начальник разведывательного отдела — майор Зиновий Савич Ревенко.
Начальник отдела связи — подполковник Алексей Феоктистович Рубанский.
Начальник строевого отдела — майор Сергей Никифорович Дубов.
Начальник отдела тыла — капитан Николай Федорович Дыкин,
майор Распирко,
майор Михаил Васильевич Егоров (попал в плен летом 1941 года).
Начальник артиллерии — полковник Ефим Павлович Смаркалов.
Начальник штаба артиллерии — майор Николай Вениаминович Аркадьев.
Начальник артиллерийского снабжения — майор Яков Епифанович Музыченко.
Начальник автотранспортный службы — майор Бахши Михайлович Айропетян.
Начальник инженерной службы — полковник Александр Логинович Еремеев.
Начальник химической службы — майор Иван Ильич Астолыпин.
Начальник санитарной службы — военврач 2 ранга Константин Константинович Баборыкин.
Начальник снабжения — интендант 1 ранга Константин Сергеевич Патрушев.