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[91], ДА[92] и 408 ИПТАП) с личным составом были разбиты и уничтожены авиацией, тягачи сожжены». К исходу дня в построение 27-й армии был вбит клин на глубину 24 км на фронте 7 км. Навстречу ему ударила дивизия СС «Мертвая голова». Создалась реальная угроза окружения для 71-й и 241-й стрелковых дивизий, 4-го и 5-го гвардейских танковых корпусов. Они же были первыми развернуты для парирования немецкого контрудара.
Для противодействия немецкому контрудару сразу же были задействованы соединения свежей 4-й гвардейской армии. 7-я и 8-я гвардейские стрелковые дивизии развернулись на фланге немецкого танкового клина, выстраивая заслон на пути прорыва в тыл Воронежского фронта. На выручку 27-й армии сразу же были направлены части 1-й и 5-й гвардейской танковых армий. 1-я танковая армия отправилась в район Ахтырки практически в полном составе: 6-й танковый корпус, 3-й механизированный корпус (без 10-й мехбригады) и 242-я танковая бригада 31-го танкового корпуса. Танковая армия Катукова к тому моменту была уже изрядно потрепана. В строю на 19 августа числились 91 Т-38 и 48 Т-70. В район Ахтырки отправились около 65 Т-34. От армии Ротмистрова под Ахтырку отправился 29-й танковый корпус (без одной бригады).