Чтобы остановить продвижение группы Вейхса, Ставка перебросила на левый фланг Брянского фронта 4-й танковый корпус генерал-лейтенанта Мишулина, 24-й танковый корпус генерал-майора Баданова и 17-й танковый корпус генерал-майора Фекленко. Но через два дня перешла в наступление из-под Волчанска главная ударная группировка немцев в этой операции — 6-я армия Паулюса, усиленная 40-м танковым корпусом и 4-м воздушным фронтом.
3 июля части Вейхса и Паулюса замкнули кольцо в районе Старого Оскола. Образовалась огромная брешь, в которую ринулись танковые и моторизованные соединения. Вскоре немецкие части вышли к Дону, нависла угроза захвата ими Воронежа.
Сталин позвонил генералу Голикову и строго сказал:
— У вас три танковых корпуса и 5-я танковая армия, почему вы не отразили удар немцев? У вас танков больше, чем у них. Ставка дает вам 18-й танковый корпус генерала Черняховского. Сосредоточьте его в районе Воронежа. Город не сдавать ни в коем случае! Вам лично выехать в район Воронежа и организовать его оборону.
Вот в такой кризисный момент генерал Черняховский прибыл к Голикову с офицерами штаба для получения задачи. Части корпуса находились в лесах недалеко от Воронежа, скрываясь от мощных бомбардировок гитлеровской авиации. Голиков после разговора со Сталиным немедленно отправился в Воронеж. Черняховский вместе с оперативной группой Голикова прибыл туда же.
Оперативная группа разместилась в подземном бункере на обрыве западного берега р. Воронеж возле Чернавского моста. Черняховский ждал задания.
После ожесточенных и кровопролитных боев в районе Касторной и Горшечное механизированные части противника вырвались на оперативный простор и вечером 3 июля 1942 года достигли берегов Дона.
Перед надвигающейся танковой и моторизованной армадой противника Воронеж был беззащитен, он просто-напросто был оголен. На подступах к Дону на 70-километровом участке вдоль правого берега реки была растянута 232-я стрелковая дивизия, а в самом городе — небольшие части НКВД.
Воронеж подвергался непрерывным бомбардировкам вражеской авиации. Порой над Воронежем висело от 80 до 100 самолетов.
Над городом нависла смертельная опасность. 2 июля в 2.30 Ставка ВГК передала командующему 6-й армией Ф. М. Харитонову, находящемуся в городе Новохоперске Воронежской области, срочное распоряжение: «К утру 3.07.42 г. войскам занять левый берег Дона и приступить к оборонительным работам».
3-я резервная армия (командующий Антонюк) подобное распоряжение получила 2 июля в 4.10, и была приведена в боевую готовность, заняв оборонительный рубеж по восточному берегу реки Дон.