1942年5月12日，为了破坏德军可能对莫斯科发动的第二次进攻，苏联红军出动西南方面军和南方面军组成强大进攻集团，寄望于夺回哈尔科夫方向，并消灭盘踞在哈尔科夫一带的德军部队。令人遗憾的是，德军从来就没想过要再次进攻莫斯科，苏联红军发动的战役变成了一场彻头彻尾的灾难，从头到尾红军都被德军玩弄于股掌之间，并为此付出了沉痛的代价。

事实上，苏联红军为了夺回哈尔科夫所投入的兵力不可谓之不多，在他们称之为“第一次哈尔科夫进攻战役”的军事行动中，苏联西南方面军和南方面军将一同投入作战，两个方面军加起来合计兵力达76.5万之多，技术装备则包括1176辆坦克、926架作战飞机等。苏军在哈尔科夫以南的北顿涅茨河上还握着伊久姆桥头堡，这是在上一个冬天的巴尔文科沃——洛佐瓦亚战役中拿到的，在哈尔科夫东北方向，苏军还握着一个横跨河流的小桥头堡。

换句话说，哈尔科夫城在地理上陷入到了不利地位之中，作为德军在这一带的重要后勤节点和铁路末端，苏联红军只要能从东北和东南两个方向发起钳形攻势，则哈尔科夫必然会被苏军夺回。不过，德军方面也并非一点准备都没有，他们很清楚这两个桥头堡对己方战线的威胁，所以两个桥头堡前都有德军重兵把守的防御阵地，其存在意义就是为了遏止苏联红军的进攻。

按照计划，苏联第21集团军和第28集团军会从东北部桥头堡发动攻击，力求能突破对面德国第17军的防御，作为支援力量红军还会让苏联第38集团军实施辅助进攻。若第21、第28集团军突破成功，则苏联近卫第3骑兵军就会顺着缺口插入德军后方，从北面尝试包围哈尔科夫。

而在伊久姆桥头堡方向，苏联第6集团军和博布金集团军级集群担任主攻力量。其中苏联第6集团军拥有8个步兵师、4个坦克旅和许多额外加强的炮兵单位，是南面合围铁钳中最为强大的攻击力量。一旦第6集团军和博布金集群突破德国第8军的防御，他们就会立刻派出第21坦克军和第23坦克军向北推进，力求能够和北线的近卫第3骑兵军汇合。至于正面上的抵抗德军可能反击并在德军正面建立包围，苏联第6骑兵军会展开攻击。

苏联统帅部的作战计划乍一看是很成功的，但是这里隐藏了一个问题，那就是他们没有考虑到如果哈尔科夫存在德军强大兵力该怎么办。事实上，苏联统帅部在制定作战计划时有一种特有的乐观情绪，他们假定德军仍旧处于兵力不足的状态，尤其是低估南方集团军群的兵力和机动能力。这一原因可能是因为德军在莫斯科方向的佯动所致，代号为“克里姆林宫行动”的欺敌行动让苏联统帅部错认为德军仍旧将主力集中在莫斯科方向，并忽略了德军在南线悄然展开的兵力调动。

显然这一错误判断将让苏联红军在哈尔科夫付出巨大代价，哈尔科夫方向的德军远不是什么兵力不足的老弱残兵。苏联红军错误的认为德军在哈尔科夫只有12个步兵师和1个装甲师，但驻守于此的德国第6集团军拥有16个步兵师、2个齐装满员的装甲师和3个兵力略小的步兵战斗群。另外，苏联红军也非常大意的忽略了正在向这里靠拢的第17集团军，该集团军和第1装甲集团军一样都隶属于克莱斯特集群，原本克莱斯特集群是要和德国第6集团军一起发起代号为“腓特烈一世”的进攻战役，目的是占领北顿涅茨河以西、哈尔科夫东南地区。

这个疏忽造成了难以想象的恶果，西南方面军和南方面军根本不是在乘虚而入，而是一头撞在德军主力部队身上。更要命的是春季泥泞的道路严重影响了苏联红军的行动，不仅部队难以按时完成集结，补给公路和前沿机场的修建也变得困难重重。而苏军在战役准备阶段甚至没有一个总规划，部队是杂乱无章的进入到前沿阵地，相当一部分甚至不能按时抵达。比如说作为支援力量的32个独立炮兵团只有17个在5月12日前就位，而作为重要机动兵力的近卫第3骑兵军干脆是到了5月15日才在预订地点集结完成。

毫无疑问，苏联红军这种充斥着混乱和低效的行动，根本对战局毫无帮助，反倒是引起德国空军的关注，这意味着苏联红军连基本的战役隐蔽措施都没有做。德国空军无情的轰炸了苏联红军的交通线、后勤枢纽和顿涅茨河的渡口，这一行动的效果是非凡的，西南方面军和南方面军都没有足够的补给可支撑作战，大批作战物资被摧毁或是未能送达前线，5月12日苏联红军的炮兵火力比计划中大幅度缩水。

5月12日，苏联红军的攻势正式展开，北线的苏联第28、第31集团军的攻势进展甚微，而且旋即遭到德军的反突击而失败。德国第6集团军司令官弗里德里希·保卢斯上将迅速抽调德国第2、第23装甲师和数个步兵团赶到北线苏军的南翼，并于13日下午发起凶猛的反击。与此同时，德国空军第4航空队成功夺取了北线的制空权，德国统帅部也从克里米亚方向抽调回大部分航空兵力投入到哈尔科夫方向。

而苏联西南方面军司令铁木辛哥对此几乎束手无策，唯一能想到的措施就是抽调几个步兵师和坦克旅来应对侧翼的威胁。但这种努力几乎没有效果，索性他又在14日抽走了支援南线苏联第6集团军作战的航空兵力至北线。尽管这种头痛医头脚痛医脚的策略勉强是挡住了保卢斯发起的反击，可北线苏军已经没有希望打破僵局了。而南线的苏联第6集团军虽然取得了一些进展，但作为机动兵力的苏联第6骑兵军向前推进了45公里，但他们并不知道德国第1装甲集团军和第17集团军正向他们杀来，而本该保护他们侧翼的苏联南方面军对此更是没有半点反应，任由德军在他们眼皮子下面集结兵力。

此时苏军在南北两线上的部队已经陷入了泥潭，虽然他们每天都在向前缓慢推进，可德军却在5月17日发动了“腓特烈一世”攻势，这比原定计划要早了一天。南线的苏军很快就在德国第1装甲集群和第17集团军的攻势下节节败退，伊久姆突出部在5月20日就快被德军切断了。此时苏联统帅部才恍然大悟，并急调第21、第23坦克军阻止德军，可这对于战局无济于事。至5月22日伊久姆合围圈正式形成，苏联西南方面军的第6集团军、博布金战役集群、南方面军第9、第57集团军的全部兵力被合围，合计20个步兵师、7个骑兵师和14个坦克旅。

5月29日，苏联红军的被围部队大部分被德军消灭，仅有2.2万人侥幸冲破了包围圈和苏联第38集团军汇合。此战，苏联方面损兵31.4万人，其中阵亡7.5万，被俘23.9万。这场战役的失败让苏联红军在南线的局势进一步恶化了，错误判断形势而草率发起的战役不会有任何好结果。对于苏联红军而言，这算是一笔价格高昂的学费，未来他们会把吸收来的经验运用到斯大林格勒战役上，而现在他们则需要设法收拾这个残局，因为德军的蓝色行动马上就要展开了。