戰場的態勢繼續朝著對蘇軍不利的方向發展。在總結失敗的教訓時，斯大林對朱可夫說：“瞧，這就是防禦的結果……我們必須對逃避責任、指揮無能的將領嚴厲處置。”說著，他又滿懷期望地說：“鐵木辛哥就要在哈爾科夫進攻了。”
當曼施坦因在克裏木頻頻得手時，蘇西南方麵軍司令員鐵木辛哥元帥正揮師向哈爾科夫的德軍發起猛攻，這次戰役是這位戰功卓著的元帥用腦袋擔保爭取來的。
鐵木辛哥是一員虎將，他善打硬仗。戰爭初期，斯大林讓他當蘇聯軍事委員會主席。盡管事實上的總司令是斯大林，但鐵木辛哥在蘇軍中的地位舉足輕重。
鐵木辛哥沒有讓斯大林失望。1941年秋他組織了基輔保衛戰，贏得了時間，使德軍對莫斯科的圍攻拖延了至關重要的一個多月。在隨後的羅斯托夫戰役中，他又讓德軍嚐到了失敗的滋味。之後，德軍厄運臨頭，在莫斯科城下和冬季作戰中連遭敗績。
然而，世上沒有常勝的將軍，打了勝仗更應保持頭腦清醒。鐵木辛哥指揮作戰勇猛頑強，有時也不免蠻幹。1942年春，他和斯大林一樣對戰爭形勢過於樂觀。他完全讚同斯大林的判斷，既然已判明敵人將對我發動一場攻勢，何不先發製人呢？於是他很快製訂了在哈爾科夫方向的作戰方案，並以急件呈送大本營。
1942年3月底，斯大林電召他飛赴莫斯科。國防委員會召開緊急會議，討論西南方麵軍提出的進攻計劃。會上總參謀長沙波什尼科夫元帥和朱可夫大將對計劃懷有疑慮，但斯大林支持鐵木辛哥：“我們豈能坐等德寇首先突擊！必須在寬大正麵上先敵實施一係列突擊。”一錘定音！鐵木辛哥雄心勃勃地步出會場。
鐵木辛哥對哈爾科夫戰役充滿自信，他對說三道四的懷疑論者說，我用腦袋擔保戰役的勝利。鐵木辛哥的自信來自對敵情的判斷。德軍在夏季可能從布良斯克、奧廖爾地域實施突擊，並繞過莫斯科，前行至高爾基地域的伏爾加河，進而切斷莫斯科與伏爾加河流域和烏拉爾的聯係，然後攻占莫斯科。
根據這一判斷，蘇西南方麵軍和南方方麵軍在哈爾科夫實施進攻，一定會打亂德軍部署，使蘇軍前行到基輔、切爾卡瑟、五一城、尼古拉耶夫一線。
鐵木辛哥元帥差一點成功。
1942年5月12日，在哈爾科夫。
樹林中隱蔽著整裝待發的蘇軍坦克。當旭日從霧氣籠罩的天邊冉冉升起時，鐵木辛哥下達了開始進攻的命令。命令第一句話就透露出這位元帥的雄心：“茲令我軍展開決定性攻勢。”
攻擊起初進展順利。蘇軍坦克3天內推進了50公裏，德國人驚慌失措。馮·博克元帥打電話給希特勒，因為德第6集團軍受到猛烈進攻。希特勒動用了克萊斯特集團軍以攻對攻，形勢突變。蘇第9集團軍防線被突破，並直接威脅到蘇西南方麵軍突擊集群的後方。
1942年春夏之交，希特勒的願望就是和斯大林在戰場南翼決戰，隻要蘇軍敢打就行，正好一口把它吞了。鐵木辛哥太自信了，當他發動進攻時，他不清楚進攻的正麵，德軍正屯集著100個師的重兵。當德軍反攻時，他又以為是小股部隊的騷擾，3天後才作出反應。戰機稍縱即逝，保盧斯的第6集團軍和克萊斯特軍群合圍了蘇聯3個集團軍，蘇軍損失慘重，24萬人被俘。成千上萬的紅軍犧牲，壯烈殉國的有方麵軍副司令員科斯堅科將軍、第57集團軍司令員彼德拉斯將軍和戰役集團群司令員博布金將軍。
蘇西南戰區元氣大傷，鐵木辛哥元帥把這次失敗當成了終生恥辱。戰役後期，鐵木辛哥清醒過來，采用且戰且退戰術，把突圍部隊帶至頓河。不久，西南方麵軍撤銷，鐵木辛哥擔任新成立的斯大林格勒方麵軍司令員。但他擔任此職隻有10天便被免去職務，從此再未被斯大林委以重任。
一場打勝了一半的戰役落得如此慘敗的結局，終於使斯大林清醒了過來。可謂一招不慎，滿盤皆輸。
蘇軍在克裏木、哈爾科夫相繼失利後，在列寧格勒、沃爾霍夫方向的進攻也接連受挫。希特勒的軍隊開始步步進逼，裝甲部隊浩浩蕩蕩地穿過南方草原，蘇聯人已無法堵住這股鋼鐵巨流。
蘇軍開始不戰而退。清醒過來的斯大林終於明白了不能與德軍在不利時機和地點上硬拚亂打，他隻得忍下這口氣。德軍在一個月的圍追堵截下，蘇軍相繼後撤了150～400多公裏，已經退到了伏爾加河畔了。