По другую сторону фронта под Ахтыркой на широком 25-километровом фронте занимала оборону единственная 166-я стрелковая дивизия 27-й армии. Советские позиции здесь были ослаблены ввиду необходимости развернуть 241-ю стрелковую дивизию на рубеж реки Мерла. На этот рубеж отходили пережившие прорыв в тыл дивизии 6-й гвардейской армии. Их боеспособность была достаточно низкой, и командующий 27-й армией предпочел прикрыть этот рубеж своим проверенным соединением. В итоге к 17 августа 27-я армия растянулась на 170-километровом фронте, серьезно ослабив свои фланги. В отсутствие резервов ситуация могла быстро перерасти в катастрофу. Однако в тылу 27-й армии сосредотачивалась 4-я гвардейская армия маршала Г.И. Кулика, переданная Воронежскому фронту из резерва Ставки. Так же, как и другие задействованные в сражении резервы Ставки, она ранее входила в состав Степного военного округа и занимала позиции в основании Курской дуги. Теперь она должна была дать второе дыхание наступлению Воронежского фронта на Котельву.
Нельзя сказать, что командование Воронежского фронта не осознавало опасности со стороны группировки противника в районе Ахтырки. Ватутиным было принято решение вводом в бой свежих резервов сорвать готовящийся контрудар врага и разгромить его танковый кулак, сосредоточенный западнее Ахтырки. В бой вводилась 47-я армия генерал-лейтенанта П.П. Корзуна. Она должна была нанести удар с севера во фланг и тыл войскам противника в районе Ахтырки, чтобы во взаимодействии с 27-й армией окружить и разгромить их. 2-я воздушная армия главные усилия направляла на поддержку наступления 47-й армии и часть сил на поддержку 27-й армии.
Утром 17 августа давно ожидавшая своего часа 47-я армия была введена в сражение. Она наступала из района Боромли на юго-запад. Вместе с ней действовали 3-й гвардейский мехкорпус и 10-й танковый корпус. Оборона 68-й и 57-й пехотных дивизий была прорвана на 30-километровом фронте. За день боя советские войска продвинулись на 10–12 км. Немецкому командованию пришлось частично разукомплектовать ударную группировку XXIV танкового корпуса. 19-я танковая дивизия из Ахтырки была развернута в район Боромли, в полосу наступления 47-й армии.
Однако, несмотря на прорыв в районе Боромли, немецкое командование не отказалось от запланированного контрнаступления. Утром 18 августа дивизии XXIV танкового корпуса перешли в наступление. Изначально слабая и растянутая по фронту оборона 166-й стрелковой дивизии была буквально разгромлена с воздуха. Документы 27-й армии свидетельствуют: «Большинство противотанковых средств (45-мм орудия, ПА