Несмотря на героическое сопротивление оборонявшихся, вражеские войска, пользуясь громадным превосходством в танках, артиллерии и авиации, уже к полудню продвинулись в глубь нашей обороны на изюмском и барвенковском направлениях на 20 километров, проникнув на южную окраину Барвенкова и в район Голой Долины.
Гитлеровские летчики, поддерживая наземные войска, проявили в этот день большую активность, совершив около 200 самолето-вылетов. Авиация же Южного фронта смогла осуществить всего только 67 самолето-вылетов"{49}.
Продолжая развивать наступление на север вдоль р. Северский Донец, противник поставил в тяжелое положение группировку войск Юго-Западного фронта, осуществлявшую наступательную операцию с барвенковского выступа. Возникла непосредственная опасность окружения этой группировки. Обстановка была тем более угрожающей, что в это же время 6-я немецкая армия генерала Паулюса развертывала наступление из района восточнее Харькова и южнее Белгорода против 28-й армии Юго-Западного фронта.
Вечером 17 мая командование Юго-Западного направления запросило у Ставки подкреплений для Южного фронта. Резервы были выделены, но они могли прибыть в район боевых действий спустя два-три дня, т. е. 20-21 мая. Учитывая это, Генеральный штаб внес предложение о немедленной приостановке операции. Однако Ставка сочла, что меры, принимаемые командованием направления (контрудар двух танковых корпусов и одной стрелковой дивизии), способны исправить положение. 18 мая обстановка на барвенковском выступе резко ухудшилась, и А. М. Василевский снова поставил вопрос о прекращении операции. Верховный Главнокомандующий и главком направления вновь отклонили эту настойчивую рекомендацию.
По поводу этой ситуации Маршал Советского Союза Г. К. Жуков писал, что И. В. Сталин, ссылаясь на доклады Военного совета Юго-Западного фронта о необходимости продолжения наступления, отклонил соображения Генштаба. "Существующая версия о тревожных сигналах, якобы поступавших от военных советов Южного и Юго-Западного фронтов в Ставку, не соответствует действительности. Я это свидетельствую потому, что лично присутствовал при переговорах Верховного"{50}.
Только 19 мая Военный совет Юго-Западного фронта понял всю глубину возникшей опасности и стал принимать меры к отражению наступающего врага, но время уже было упущено. Вечером этого дня Ставка приняла решение о прекращении наступления и повороте значительной части сил 6-й армии Юго-Западного фронта для отражения удара противника и восстановления положения. Но, как показал дальнейший ход событий, это решение оказалось запоздалым.
23 мая войска армейской группы "Клейст" и 6-й армии Паулюса, наступавшие по сходящимся направлениям, соединились в районе 10 км южнее Балаклеи. Харьковская группировка советских войск, действовавшая на барвенковском выступе, попала в окружение западнее р. Северский Донец. В последующие дни, с 24 по, 29 мая, эти войска с тяжелыми боями отдельными отрядами и группами прорывались из окружения и переправлялись на восточный берег Северского Донца, 28-я армия Юго-Западного фронта, не выдержав натиска противника, к 22 мая отошла на исходный рубеж.
Наступление советских войск в районе Харькова, проведенное в мае 1942 г., закончилось тяжелым поражением на барвенковском выступе. Войска Юго-Западного и Южного фронтов в итоге этой неудачной операции были ослаблены. Развивая достигнутый успех, противник с 10 по 26 июня провел две частные наступательные операции - на волчанском и купянском направлениях, заставив войска левого крыла Юго-Западного фронта отойти за р. Оскол.