Войсковая ПВО противостоящих армии Рыбалко панцергренадерских дивизий СС была представлена входящим в состав каждой зенитным батальоном из трех тяжелых батарей (12 88-мм зениток и 9 20-мм автоматов по штату), одной средней (9 37-мм автоматов по штату) и легкой (12 одноствольных или 6 счетверенных 20-мм автоматов по штату), а также отдельными легкими зенитными ротами и взводами в других частях и соединениях дивизии, вооруженными разными типами 20-мм автоматов. Значительный процент матчасти в подразделениях МЗА составляли самоходные типы зенитных пушек, что позволяло эффективно прикрывать войска на марше и в маневренном бою. Батареи зенитного батальона, как правило, включались в состав боевых групп.
Превосходство немецкой авиации в воздухе позволило противнику использовать зенитные орудия всех калибров для ведения огня по наземным целям. Особенно эффективным было использование 88-мм зениток в системе противотанковой обороны (в частности, на рубеже реки Северский Донец возле Чугуева), а малокалиберных автоматов — по наступающей пехоте.
Ведение наступления танковой армией в зимних условиях требовало повышенного внимания к инженерному обеспечению действий наступающих войск — инженерной разведки противника и местности, обеспечения преодоления заграждений и форсирования водных преград, прокладки и поддержания в должном состоянии колонных путей и дорог, подготовки в инженерном отношении обороны на направлениях возможных контратак противника.
Основная нагрузка при проведении этих мероприятий в Харьковской наступательной операции ложилась на саперные подразделения стрелковых дивизий и танковых корпусов. В распоряжении начальника инженерной службы армии находился 182-й мотоинженерный батальон, а штаб фронта передал в подчинение 3-й танковой армии 46-й и 47-й отдельные саперные батальоны из состава 60-й инженерно-саперной бригады (всего шесть саперных рот). Эти батальоны были приданы танковым корпусам. Прокладку дорог фронтового значения в тылу армии и постройку переправ и мостов предполагалось осуществлять силами частей и подразделений, подчиненных начальнику инженерных войск фронта.
Наиболее трудной задачей для инженерной службы 3-й танковой армии в ходе операции стала расчистка и ремонт дорог и колонных путей для организации бесперебойного снабжения войск. Виду ограниченной численности саперных подразделений для проведения этих работ широко привлекалось местное население.
Большую работу пришлось проделать саперам и при обеспечении движения наступающих частей: снятие минных заграждений, которые противник устанавливал в оставляемых населенных пунктах, организация ледовых переправ и временных мостов взамен уничтоженных немцами при отступлении. Особое значение имели действия инженерных подразделений при вступлении армии в Харьков — гарнизон противника, оставляя город, силами особых команд вывел из строя все мосты, организовал минирование и заграждение завалами и рвами основных дорог, разрушение особо важных объектов. Требовалось в кратчайшие сроки обеспечить беспрепятственное движение войск по городу в условиях отсутствия переправ и перегруженности дорог и улиц большим количеством личного состава, техники и гужевых обозов, поскольку в город одновременно вступили соединения трех армий — 40-й, 69-й и 3-й танковой. Все они должны были как можно быстрее проследовать далее на запад, преследуя отходящего противника. С этой задачей инженерная служба армии также справилась с привлечением местного населения.
При подготовке и проведении Харьковской наступательной операции — первой наступательной операции, проводимой танковой армией в оперативной глубине — вопросам оперативного обеспечения действий армии придавалось очень высокое значение. При этом важнейшее место среди этих мероприятий занимали разведка всех видов, обеспечение скрытности, взаимодействия частей и соединений, организация оперативного управления войсками, а также удержание оперативной инициативы.
И при подготовке, и в ходе проведения операции основные усилия разведки армии направлялись на уточнение сил и средств группировки противника, вскрытие системы его обороны, отслеживание передвижения резервов и анализ возможных действий, а также детальное изучение местности в полосе наступления. Выполнение этих задач возлагалось на штатные разведывательные подразделения всех частей и соединений. В распоряжении командиров танковых корпусов имелись механизированные разведывательные батальоны (по одному на корпус), а штаб армии использовал для разведки 39-й отдельный бронебатальон.