A legkatasztrofálisabb azonban Harkov elfoglalásának kísérlete volt 1942 májusában. Célja Harkov és környéke visszafoglalása volt. A Tyimosenko marsall irányította Délnyugati Front 28 hadosztálya május 12-én indította meg támadását az arcvonal izjumi kiszögelléséből a német 6. hadsereg jobbszárnya ellen.
Előrenyomulások kezdetben sikeres volt, de a szovjet hadvezetés nem gondoskodott a támadó csapatok szárnyainak biztosításáról, és nem vette figyelembe, hogy a német Dél Hadseregcsoport időközben jelentős erőket vont össze hátukban, Kramatorszk körzetében. Tyimosenko 600 harckocsival benyomult egy kiszögellésbe pontosan akkor, amikor a németek megkezdték a fölszámolását. A szovjet csapatok mögött kezdtek összeszorulni a szárnyak. Tyimosenko engedélyt kért a megállásra. Azt a parancsot kapta, hogy folytassa az előrenyomulást. Folytatta is, amíg föl nem morzsolódott a hadserege. 240 000 szovjet katona esett fogságba, és körülbelül 1000 harckocsi veszett oda. Amikor a német offenzíva megkezdődött, a Szovjetuniónak összesen csak 200 harckocsija volt az egész déli fronton. A német csapatok megközelítőleg 20 ezer főt vesztettek halottakban és sebesültekben.