Отход 168-й пехотной дивизии от Белгорода проходил столь стремительно, что отдельные части достигли Томаровки, населенного пункта в 25 км к западу от города. Одновременно 69-я армия форсировала по льду Северский Донец и овладела Волчанском. Для обороны Харькова «Великая Германия» была вынуждена загнуть фланг и занять позиции на шоссе от Волчанска на Харьков и деревню Долбино южнее Белгорода.
Однако угроза с севера пока была признана менее опасной, чем глубокое продвижение 6-го кавалерийского корпуса. Поэтому все внимание немецкого командования было направлено на контрудар южнее Харькова. Первая фаза перегруппировки была завершена в ночь с 9 на 10 февраля. Первым района Мерефы достиг разведывательный батальон Курта Майера из «Лейбштандарта», вскоре к нему присоединился I батальон танкового полка дивизии. Однако остальные части пока запаздывали, и назначенный на 10 февраля контрудар был отложен. Утром Ланц лично вылетел в штаб II танкового корпуса СС и в ходе совещания с командиром корпуса и обеих его дивизий настойчиво потребовал скорейшего сосредоточения войск для контрудара.
Для контрудара было выбрано построение, которое можно условно назвать «трезубцем». Центральным острием «трезубца» был мотопехотный полк «Дер Фюрер» дивизии «Дас Райх», усиленный I батальоном танкового полка «Лейбштандарта». Правым острием «трезубца» был усиленный разведывательный батальон «Лейбштандарта», левым острием — I батальон 1-го танкогренадерского полка «Лейбштандарта». Группе Дитриха также были приданы в качестве средств усиления саперный батальон, батальон штурмовых орудий и дивизион зенитных орудий «Лейбштандарта». По существу, оборонявшие в тот момент Харьков с востока части двух эсэсовских дивизий были значительно ослаблены. Ланц разыгрывал довольно опасную комбинацию, которая вскоре была повторена командованием группы армий «Юг» в большем масштабе и с большей результативностью. Ланц собирал в кулак наиболее сильные подвижные части, прикрывая их с фронта завесой, способной лишь на подвижную оборону. Сосредоточение частей для контрудара продолжилось в ночь с 10 на 11 февраля.
Пока шел сравнительно медленный сбор сил для контрудара, обстановка к северу и востоку от Харькова все больше накалялась. По иронии судьбы 40-я армия К. С. Москаленко нацеливалась на Мерефу, в которой на момент начала наступления армии на Харьков происходил сбор группы Дитриха. В целом после захвата Белгорода 40-я армия начала классический маневр на окружение. Войска армии наступали с севера на Харьков и одновременно обходили его с северо-запада и запада. Первую из этих задач К. С. Москаленко выполнял силами своей основной ударной группировки, вторую — наступлением 107-й стрелковой дивизии на Грайворон и 309-й — на Богодухов. Последние две дивизии, по существу, образовывали внешний фронт намечающегося окружения немецких войск в районе Харькова. К югу и юго-востоку от Харькова войска 3-й танковой армии получили задачу захвата исходных позиций для штурма города. На 12 февраля П. С. Рыбалко ставил своим соединениям задачи по захвату Харькова и недопущению отхода оборонявших его частей и соединений. 6-й гвардейский кавалерийский корпус получил задачу образовать заслон к западу от города с перехватом дорог, ведущих из Харькова на запад и юго-запад. Очистить город от немецких войск и занять оборону в 15–50 км к западу от него планировалось уже к 13 февраля. Однако 11 февраля соединения 3-й танковой армии вели бои на восточных подступах к городу.