发生于1942年5月12日至5月29日，苏方称之为第一次哈尔科夫进攻战役。
苏德战争中，苏联红军为粉碎德军哈尔科夫集团实施的攻防战役。苏联红军参加此次战役的有西南方面军(司令由苏联元帅、西南方向总司令SK.铁木辛哥兼任)和南方面军(司令为R.Y.马利诺夫斯基中将)。计划规定：西南方面军分南北两路从巴尔文科沃突出部和沃尔昌斯克地域对哈尔科夫实施向心突击，粉碎德军哈尔科夫集团，收复哈尔科夫，为向第聂伯罗彼得罗夫斯克发展进攻创造条件;南方面军坚守巴尔文科沃突出部南正面，以保障西南方面军主要突击集团翼侧。德军哈尔科夫集团是南方集团军群第6集团军(司令为F.保卢斯上将)。当时，该集团军与克莱斯特集群(辖第17集团军和第1装甲集团军)正在准备代号为“腓特烈一世”的进攻战役，企图攻占北顿涅茨河以西、哈尔科夫东南地区。双方兵力大致相当。
第6集团军和L.V.博布金少将指挥的集团军级战役集群从巴尔文科沃突出部向前推进25～50公里，为快速兵团投入战斗创造了有利条件。但铁木辛哥被所谓兹米约夫地域有德军装甲重兵集团的情报所迷惑，其他地段亦进展迟缓，致使德军毫无阻碍地将其预备队从其他方向调到突破地点。
至5月17日前国防军最高统帅部已在巴尔文科沃突出部根部南方面军第9集团军当面建立了强大突击集团。在该处行动的“克莱斯特”集团军级集群(坦克第1集团军 司令：艾瓦尔德·冯·克莱斯特，第17集团军 )，步兵比第9集团军多0.5倍，炮兵多1倍，坦克多5.5倍。为解除德军第6集团军(司令：保卢斯)的压力，在空军第4航空队大规模的空中支援下，第1装甲集团军向实力薄弱、毫无准备的苏联红军第9和第57集团军发起进攻，至第一天结束时，德军推进到苏联红军突击部队后方40公里。此时，苏联红军通信与物资供应面临明显的威胁，苏联红军部队自身也面临着被包围的危险。同时，德军从南北两面对苏联红军第28集团军两翼实施反突击。但这一决心已为时过晚。哈里托诺夫指挥的苏联红军第9集团军全线崩溃，苏联红军左翼被德军突入80公里。为了应对这种致命的威胁，格罗德恩扬斯基指挥苏联红军第6集团军向保卢斯的德军第6集团军发起攻击。20日，双方都在对巴尔文科沃突出部和突出部周围的部队进行调整。苏联军队的行动因为德国空军的骚扰和糟糕的通讯条件而一再遭受妨碍。与此同时、苏第28集团军的左翼失去了掩护，这迫使集团军的指挥员调出预备队第34摩托化步兵旅和第32骑兵师来保护自己的侧翼。22日，德国军队试图完全卡死这个包围圈，铁木辛哥的反应是命令第38集团军的主力部队去向西突破德军的方线并恢复与德军包围圈内部队的接触，但未成功。23日，克莱斯特集群与德军第6集团军在巴拉克列亚以南会合，切断了苏联红军由巴尔文科沃突出部向北顿涅茨河对岸退却的道路，将苏联红军第6与第57集团军的全部以及第9与第38集团军的部分部队包围。不仅如此、已经完成了包围圈的德国军队还进一步试图加宽封锁带。克莱斯特的装甲战斗群从第14个装甲师战区向东拓宽了这个包围圈的外圈。同时第60摩托化步兵师，第384，第389步兵师和第100轻步兵师向西成扇形展开牢牢的档住了包围圈内的敌人的退路。
苏军企图突围。突围部队由第317，第393和第150步兵师，第49和第26骑兵师，第5近卫，第5和第37坦克旅的残部组成。他们发起攻击试图和第114坦克旅建立联系。突围部队遭受了德国炮火和连续的空袭，很快部队就失去了指挥。尽管这样，在遭受了重大损失后，突围部队还是冲破了德第60摩托化步兵师和第389步兵师的防线。在这时，德第1山地步兵师接到命令向北堵住苏联突围部队的道路。29日，苏联红军第6、第9和第57集团军主力，包括20个步兵师、7个骑兵师和14个坦克旅的大部被围歼。只有约2.2万人的苏联突围部队冲破了德第384步兵师的后方并和苏第38集团军恢复了联系。
据德方资料，德军伤亡人数仅2万人，而苏联红军阵亡7.5万人，被俘23.9万人。损失坦克1249辆、火炮和迫击炮2026门。苏联红军在哈尔科夫的失败使西南方向的形势进一步恶化。其失败的主要原因是：错误判断战略战役形势，协同不周，保障不力，指挥失误，快速部队进入战斗过迟等。
点评
此战，苏联红军有24万人被俘，2026门火炮和1249辆坦克被击毁或缴获，苏联政府首次公开承认了这次战役的失利，其坦率的程度是为了呼吁西方盟友尽快对德开战。苏联红军在哈尔科夫交战失利的原因是：西南方向首长和南方面军首长错误判断战役战略形势，缺乏组织周密的协同动作，坦克军进入交战过迟;战役保障不足;军队指挥失误。哈尔科夫交战的结果，苏联红军西南方面军和南方面军的有生力量和技术兵器遭到很大损失，丧失了北顿涅茨河的重要战役登陆场，因而不可能进行原定在夏季进行的进攻战役。这一切，使西南方向总的形势进一步复杂化。