По плану операции, основная масса танков (560 из 962 имевшихся) выделялась в первый эшелон для непосредственной поддержки пехоты в полосе наступления ударных группировок Юго-Западного фронта:
21-я армия усиливалась 10-й танковой бригадой (всего 49 танков), в резерве армии имелся 478-й танковый батальон (22 танка);
28-я армия получила на усиление 84, 90, 6 и 6-ю гвардейскую танковые бригады (182 танка);
38-я армия была усилена танковыми бригадами 22-го танкового корпуса (всего 137 танков). Таким образом, на северном участке наступления сосредотачивалось 390 танков.
6-я армия получила 38, 48, 37, и 5-ю гвардейскую, а армейская группа генерала Л. Бобкина — 7-ю танковые бригады. Всего на южном участке прорыва сосредотачивалось 208 танков, правда почти половину из них (44 %) составляли легкие Т-60, а также БТ и Т-26.
Эшелон с английскими танками MK-II «Матильда» прибывает в действующую Армию. Юго-Западный фронт, апрель 1942 года (ЦМВС).
Сведения о наличии танков в частях Юго-Западного фронта на 22.00 11 мая 1942 года.
Сведения о наличии танков в бригадах Южного фронта на 12 мая 1942 года.
21 и 23-й танковые корпуса в составе шести танковых и двух мотострелковых бригад (всего 296 танков) должны были использоваться в качестве оперативного подвижного резерва на южном участке наступления.
Танковые войска Южного фронта передали большую часть своих сил в состав Юго-Западного фронта и в соответствии с общим планом операции должны были вести локальные оборонительные бои частного характера. Всего к началу наступления фронт располагал тремя бригадами — 12, 15 и 121-й, имевшими большой некомплект матчасти. Кроме того, в резерве фронта находился формируемый 24-й танковый корпус.
15-я танковая бригада уже 7 мая 1942 года проводила частную операцию в районе Маяки для улучшения позиций Южного фронта, 121-я вступила в бой 13 мая, а 12-я — только 17 мая 1942 года.
Уже в ходе боев в состав Южного фронта поступили 64-я танковая бригада и 92-й отдельный танковый батальон из состава Юго-Западного фронта, а также 3 и 114-я танковые бригады и из резервов командования Юго-Западным направлением.
Германские бронетанковые силы в районе предполагаемой операции состояли из 3 и 23-й танковых дивизий сосредоточенных в районе Харькова. Именно они и стали ударной группировкой немецких войск в боях с наступающими частями Юго-Западного фронта. 23-я танковая дивизия была сформирована во Франции осенью 1941 года и в марте-апреле 1942 года была переброшена под Харьков как резерв командования сухопутных войск. Ее 201-й танковый полк насчитывал 181 танк — 34 Pz.II, 123 Pz.III, 32 Pz.IV и три командирских Pz.Bf.Wg. Большинство танков Pz.III были вооружены 50-мм длинноствольными пушками KwK L/60. Из 32 танков Pz.IV 12 машин были новейшей модификацией Pz.IV Ausf.F2 с 75-мм пушкой с длиной ствола 43 калибра, которые поступили за день до начала советского наступления.
Танковая группа Ziervogel (3-й батальон 6-го танкового полка) из состава 3-й танковой дивизии насчитывала на 5 мая 1942 года 45 танков: 5 Pz.II, 25 Pz.III с 50-мм пушкой KwK L/42, 9 Pz.III с 50-мм пушкой KwK L/60, а также 6 Pz.IV с короткоствольной 75 мм пушкой KwK L/24.
Разгрузка эшелона с новыми танками МК-II «Матильда». Юго-Западный фронт, апрель 1942 года. На машинах не видно никаких опознавательных или тактических знаков, лишь английские надписи и номера (ЦМВС).
С началом советского наступления обе дивизии вошли в состав так называемой «Группы Брайта» и действовали совместно.
В полосе обороны 8-го армейского корпуса 6-й армии действовал 194-й дивизион штурмовых орудий, насчитывавший к началу операции около 30 CАУ StuG III. Дивизион был придан 62-й пехотной дивизии.
В полосе 9 и 57-й армии Южного фронта находились 14 и 16-я танковые дивизии, а также 60-я моторизованная дивизия, имеющая в своем составе 160-й отдельный танковый батальон. К началу советского наступления эти соединения, понесшие в зимних боях большие потери, не успели пополниться новой материальной частью и насчитывали в своем составе всего 166 танков, из них 97 танков (29 Pz.II, 46 Pz.III и 22 Pz.IV) имелось в 16-й танковой дивизии.
Таким образам, советской танковой группировке Юго-Западного направления общим количеством более 1000 боевых машин противостояли две немецкие группировки, имевшие около 430 танков и САУ. В полосе наступления (6-я армия и армейская группа генерала K. Бобкина) превосходство бронетанковых сил Красной Армии было подавляющим (12:1).
К исходу 11 мая войска Юго-Западного фронта в основном заняли исходное положение для наступления. Войска фронта насчитывали к этому времени в своем составе двадцать девять стрелковых, девять кавалерийских, одну мотострелковую дивизию, четыре мотострелковых, девятнадцать танковых бригад и четыре отдельных танковых батальона (925 танков).
21-я армия, продолжая обороняться на правом фланге и в центре силами 8-й мотострелковой, 297-й и одного полка 301-й стрелковых дивизий сосредоточила для прорыва обороны противника 76, 293 и 227-ю стрелковые дивизии, усиленные 10-й танковой бригадой. В резерве армии находились два полка 301-й дивизии и 1-я мотострелковая бригада с 8-м отдельным танковым батальоном.
28-я армия развернула в первом эшелоне 175, 169, 244 и 13-ю гвардейскую стрелковые дивизии, усиленные 84, 6, 90-й танковыми бригадами, и почти всей артиллерией. Во втором эшелоне располагались 38 и 162-я стрелковые дивизии с 6-й гвардейской танковой бригадой. 3-й гвардейский кавалерийский корпус в составе 5, 6-й гвардейской, 32-й кавалерийских дивизий и 34-й мотострелковой бригады составлял подвижную группу армии.
Танкисты 5-й гвардейской танковой бригады маскируют свою боевую машину — танк Т-34. Юго-Западный фронт, апрель 1942 года (АСКМ).
38-я армия, обороняясь в центре и на левом фланге силами 199 и 304-й стрелковых дивизий, развернула на участке прорыва три стрелковые дивизии (226, 124 и 300-ю), один полк 81-й стрелковой дивизии и усилила их 36 и 13-й танковыми бригадами и почти всеми артиллерийскими средствами армии. В резерве армии находились два полка 81-й стрелковой дивизии и 133-я танковая бригада.
6-я армия двумя стрелковыми дивизиями (47 и 337-й) обороняла свой правый фланг по берегу реки Сев. Донец. Основные силы шести стрелковых дивизий и приданные им четыре танковые бригады были сосредоточены на участке прорыва. Здесь в первом эшелоне были развернуты 253, 41, 411 и 266-я стрелковые дивизии, усиленные 5-й гвардейской, 38 и 48-й танковыми бригадами и всеми артиллерийскими средствами армии. Во втором эшелоне находились 103 и 248-я стрелковые дивизии и 37-я танковая бригада. В тылу 6-й армии сосредоточились 21 и 23-й танковые корпуса (269 танков), предназначенные для развития успеха.
На участке прорыва армейской группы в первом эшелоне были сосредоточены 393-я стрелковая дивизия и один полк 270-й стрелковой дивизии. Два остальных полка 270-й дивизии занимали оборону на левом фланге. Во втором эшелоне армейской группы для развития успеха сосредоточились 6-й кавалерийский корпус и 7-я танковая бригада.
В резерве Главнокомандующего Юго-Западным направлением находились 277, 343-я стрелковые дивизии, 2-й кавалерийский корпус и три отдельных танковых батальона.
В связи с изменением разграничительной линии между фронтами на барвенковском плацдарме и передачей в подчинение командующему Юго-Западным фронтом артиллерийских частей усиления резерва Главнокомандования и значительной части резервов Южного фронта, в апреле 1942 года, в соответствии с указаниями Главнокомандующего Юго-Западным направлением Южный фронт произвел перегруппировку войск.
Танкисты получают боевое знамя. Юго-Западный фронт, апрель 1942 года. Танки Т-34 имеют двухцветный камуфляж, на башне и лобовой части корпуса видны красные звезды и надпись Л2-KC (КС — возможно корпус?). Все танки именные: на одном надпись «Щорс», на другом «Киквидзе» (герой гражданской войны), на третьем — «Железняков». Точная принадлежность машин к подразделению не установлена, возможно, это 198 или 199-я бригады 21-го танкового корпуса.
7 мая 1942 года Южный фронт начал частную операцию в районе Маяки с целью улучшения положения войск 9-й армии и создания благоприятных условий для дальнейшей борьбы за овладение городом Славянск. В связи с этим резерв командующего фронтом и войска 9-й армии 11 мая имели оперативное построение, которое отвечало интересам наступательного боя, но не обеспечивало прочную оборону барвенковского плацдарма.
57-я армия в составе 150, 317, 99, 351 и 14-й гвардейской стрелковых дивизий оборонялась на рубеже протяженностью 80 км, имея во втором эшелоне 14-ю гвардейскую дивизию. Армия была усилена тремя артиллерийскими полками. Средняя оперативная плотность в полосе обороны армии составляла 16 км на одну дивизию и 4,6 орудия и миномета на 1 км фронта.
