В итоге проведенной гитлеровским командованием перегруппировки с 13 по 16 мая в полосу действии 57-й и 9-й армий Южного фронта были выдвинуты дополнительно еще три пехотные и 16-я танковая дивизии.
Все соединения противника на этом участке фронта были сведены в два армейских и один моторизованный корпус. 3-й моторизованный корпус имел в своем боевом составе пять дивизий, в том числе 60-ю моторизованную и 14-ю танковую (180 танков). Главные силы этого соединения сосредоточились на 20-километровом участке Петровка, Громовая Балка.
44-й армейский корпус в составе четырех пехотных и 16-й танковой дивизий главными силами сосредоточился на 11-километровом участке в районе Былбасовка, Соболевка. 16-я танковая дивизия (170 танков), образуя второй эшелон корпуса, имела задачу развить успех после прорыва нашей обороны. 52-й армейский корпус главными силами занял исходное положение на 9-километровом участке Соболевка, Маяки. Таким образом, на участках прорыва у противника было создано громадное превосходство, особенно в танках и артиллерии.
При этом следует помнить, что оборона нашей 9-й армии еще до перехода противника в наступление быда очень серьезно ослаблена, о чем yже говорилось выше.
Теперь обратимся к событиям, которые произошли 17 мая на правом крыле Южного фронта и имели столь тяжелые последствия.
На рассвете этого дня началась артиллерийская и авиационная подготовка в полосе обороны 9-й армии. Она длилась полтора-два часа. После этого пехота и танки противника ринулись в атаку при поддержке 400 самолетов на двух направлениях: из района Андреевки на Барвенково и со стороны Славянска на Долгенькую.
Обходя опорные пункты и заграждения, вражеские подвижные группы устремились на фланги и тылы частей и соединений 9-й армии. К 8 часам утра ее оборона на обоих направлениях была прорвана: на барвенковском на глубину 6-10 километров, на славянском - на 4-6 километров. Авиация противника разбомбила вспомогательный пункт управления и узел связи 9-й армии, находившиеся в Долгенькой. Во время одной из жесточайших бомбежек был ранен начальник штаба армии генерал-майор Ф. К. Корженевич. Непрекращавшиеся в течение дня налеты авиации серьезно нарушили управление войсками.
К полудню командарм генерал Ф. М. Харитонов со штабом переехал на основной командный пункт в Каменку, откуда возможность руководить войсками была весьма ограниченна. В силу сложившейся обстановки вскоре командующий и штаб перебрались в район Песков (на левом берегу Северского Донца), не согласовав этот переезд с командующим фронтом генералом Р. Я. Малиновским. Штаб армии остался, фактически, без управления, так как радиосредств не хватало.
Несмотря на героическое сопротивление оборонявшихся, вражеские войска, пользуясь громадным превосходством в танках, артиллерии и авиации, уже к полудню продвинулись в глубь нашей обороны на изюмском и барвенковском направлениях на 20 километров, проникнув на южную окраину Барвенкова и в район Голой Долины.
Гитлеровские летчики, поддерживая наземные войска, проявили в этот день большую активность, совершив около 200 самолето-вылетов. Авиация же Южного фронта смогла осуществить всего только 67 самолето-вылетов.
В этих условиях части и соединения 9-й армии вынуждены были вести бои изолированно, без взаимодействия между собой и с резервами армии и фронта.
Фашисты рвались к Барвенкову.
В оборонительных боях на подступах к городу и в нем самом высокий героизм и воинское мастерство проявили артиллеристы 897-го артполка 333-й дивизии (командир дивизии генерал-майор Я. С. Дашевский). Когда вражеские танки подошли к Барвенкову, первой открыла огонь батарея старшего лейтенанта Порохина. Уничтожив головной танк, артиллеристы вынудили остановиться всю колонну. Тогда открыли ураганный огонь и все остальные батареи. В результате было подбито 9 танков.