30 июня ударная группировка 6-й немецкой армии, перейдя в наступление из района Волчанска на Острогожск, прорвала оборону войск 21-й армии (командующий генерал-майор В. Н. Гордов) и 28-й армии (командующий генерал-лейтенант Д. И. Рябышев) правого крыла Юго-Западного фронта. Таким образом, пользуясь превосходством сил, особенно в танках, артиллерии и самолетах, противник прорвал оборону как на левом крыле Брянского фронта, так и на правом крыле Юго-Западного фронта. Вражеские войска продвигались в общем направлении на Воронеж и Старый Оскол.
Заместитель начальника Генерального штаба генерал-лейтенант Н. Ф. Ватутин 2 июля в 16 час. 05 мин. передал командующему Юго-Западным фронтом маршалу С. К. Тимошенко приказ Верховного Главнокомандующего И. В. Сталина: "На Вашем фронте противник прорвался через реку Оскол и накапливает силы на восточном берегу реки в тылу Юго-Западного фронта. Это создает смертельную опасность как для Юго-Западного и Южного фронтов, так и для Брянского фронта. Прошу Вас принять все необходимые меры для ликвидации этого прорыва. Жду Ваших сообщений о принятых мерах"{66}.
О развитии событий в это время А. М. Василевский рассказывает так: "К исходу 2 июля обстановка на воронежском направлении резко ухудшилась. Оборона на стыке Брянского и Юго-Западного фронтов оказалась прорванной на глубину до 80 км. Резервы фронтов, имевшиеся на этом направлении, были втянуты в бой. Создалась явная угроза прорыва ударной группировки противника к реке Дон и захвата им Воронежа. Чтобы предотвратить форсирование противником Дона и приостановить дальнейшее продвижение его войск, Ставка передала из своего резерва командующему Брянским фронтом две общевойсковые армии, приказав развернуть их на правом берегу Дона на участке Задонск, Павловск. Одновременно в распоряжение командования этого фронта передавалась 5-я танковая армия для нанесения ею вместе с танковыми соединениями фронта контрудара по флангу и тылу группировки немецко-фашистских войск, наступавшей на Воронеж.
В ночь на 3 июля танковые корпуса 5-й танковой армии заканчивали сосредоточение в районе к югу от Ельца. Немедленный и решительный удар 5-й танковой армии из этого района во фланг и тыл танковой группировки противника, прорвавшейся к реке Дон в направлении на Воронеж, мог резко изменить обстановку в нашу пользу, тем более что основные силы этой группировки противника, понеся уже довольно значительные потери и растянувшись на широком фронте северо-западнее и южнее Воронежа, были связаны боями с нашими войсками"{67}.
Однако танковая армия в течение 3 июля задач от командования фронта не получила. На следующий день это было сделано лично А. М. Василевским, прибывшим на КП генерала А. И. Лизюкова. Он предложил, чтобы армия ударом всех сил западнее р. Дон в общем направлении на Землянск, Хохол (30 км юго-западнее Воронежа) перехватила коммуникации танковой группировки противника, прорвавшейся к Дону в направлении на Воронеж и одновременно действиями по тылам сорвала ее переправу через Дон.
С выходом в район Землянск, Хохол танковая армия должна была помочь войскам левого фланга 40-й армии отойти на Воронеж через район Горшечное, Старый Оскол. "Как показал дальнейший ход событий,- пишет А. М. Василевский,5-я танковая армия поставленной ей задачи не выполнила. Причинами того были неудовлетворительная организация ввода армии в бой со стороны командования армии и отсутствие необходимой помощи ей со стороны фронтовых средств усиления: артиллерии и авиации; слабое управление действиями танковых корпусов; крайне слабая помощь и неудовлетворительное управление армией со стороны командования и штаба фронта"{68}.
Мощного удара по флангу и тылу ударной группировки врага, действовавшей на воронежском направлении организовать не удалось. Не получилось и разгрома этой группировки. Все же 5-я танковая армия своими действиями, продолжавшимися до 8 июля, отвлекла на себя значительные силы из танковой группировки противника. Эти несколько дней облегчили организацию обороны Воронежа войсками Брянского фронта.
Для упрочения положения на воронежском направлении Ставка решила разделить Брянский фронт на два самостоятельных фронта. Командующим войсками нового Воронежского фронта был назначен работавший с мая 1942 г. в должности заместителя начальника Генерального штаба генерал-лейтенант Н. Ф. Ватутин, который 14 июля и вступил в командование фронтом. Командующим Брянским фронтом временно был назначен генерал Н. Е. Чибисов, а затем его сменил генерал К. К. Рокоссовский.