黨衛軍裝甲軍的戰鬥重心現在放在了其左翼上，骷髏師與希特勒警衛旗隊師聯手向東北麵攻擊，試圖從北麵包圍哈爾科夫。在3月10日，骷髏師的鮑姆戰鬥群在師屬的虎式重裝甲連（連長裏希特上尉）的虎I型坦克支援下，迅速從戈羅瓦斯希切沃夫卡車站發起突擊。強大的虎式坦克一個接一個的摧毀了蘇軍的反坦克陣地，蘇製45毫米的反坦克炮彈對於他厚到100mm左右的前裝甲板根本毫無損傷之力。裝甲軍團圍攻了傑爾加奇鎮的北部地區，小城同樣也受到了希特勒警衛旗隊師的坦克的攻擊，雖然兩個部隊並沒有真正意義上的合作。蘇軍很快被逼退到城中，蘇軍開始向東北麵撤退。因此，希特勒警衛旗隊師開始轉向南麵，把注意力放向了哈爾科夫。但是蘇軍在這座烏克蘭的重鎮的抵抗相當頑強。下午，鮑姆戰鬥群開始朝東麵攻擊，此刻，維特戰鬥群正從北部前來。下午16：00，“圖勒”裝甲擲彈兵團第15摩托車連在經過一場激烈的戰鬥後攻占羅斯卡亞·洛佐瓦亞鎮。一條安全的通向哈爾科夫的道路被德軍打開了，並且重要的是，這是一條非常稀少的鵝卵石道路，適合裝甲車輛行進。因此，在3月10日晚間，黨衛軍裝甲軍已經做好了拿下哈爾科夫的一切準備。
3月11日，黨衛軍裝甲軍對哈爾科夫開始總攻擊，骷髏師則在羅斯克耶鎮——傑爾加奇鎮——奧利沙內鎮一線掩護整個裝甲軍北翼的安全。因此，骷髏師控製著28英裏長的防線，同時帝國師和希特勒警衛旗隊師分別從西麵和北麵進攻哈爾科夫。下午，第4裝甲集團軍命令黨衛軍裝甲軍：帝國師必須接管骷髏師在哈爾科夫以北地區的防務，讓骷髏師可以騰出手來，徹底封鎖向東逃竄的蘇軍，並且派1個戰鬥群占領並守住丘古耶夫。這個命令是在第48裝甲軍進攻姆紮河南麵失敗後發出的。黨衛軍裝甲軍的指揮官豪塞爾拒絕了這道命令：因為此時，帝國師已經突破了蘇軍在哈爾科夫西麵的防線，希特勒警衛旗隊師已經在市中心打起了巷戰，從道路條件等情況分析，正在激戰的帝國師需要花費1天半的時間，才能抽身並轉到哈爾科夫北麵去與骷髏師換防。結果，豪塞爾沒有理會上級的命令，而是按照自己的原計劃，全力拿下哈爾科夫。
3月12日，鮑姆戰鬥群拿下了巴布裏卡村，並且在該地建立了防禦陣地。骷髏師的其餘兵力也開始沿羅斯卡亞·洛佐瓦亞鎮，多爾什克，拉戈亞卡一線的陣地中。蘇軍發起了大規模的反擊，奪取朱庫尼。下午2：00，艾克裝甲擲彈兵團1營在經過激烈的巷戰後，再次奪回了朱庫尼。3月13日，在大德意誌師發動對別爾戈羅德進攻後，骷髏師在早晨7：10接到命令，擴大師所在地區西麵，哈爾科夫通向別爾戈羅德的走廊的寬度，並保證其安全。日出時，鮑姆戰鬥群開始向羅根艱難挺進，因為首先由西向東的路況相當糟，並且受到了來自蘇軍的頑強抵抗。直到骷髏師裝甲團1營的坦克趕到，戰鬥群才能繼續向哈爾科夫至丘古耶夫之間的道路的前進。黃昏時分，終於攻占了羅根，並與帝國師在拖拉機廠北麵取得聯係。