Глубокий обход 15-го стрелкового корпуса не обескуражил командование 6-й армии. Контрудары во фланг перестали вызывать шоковое состояние у советских командармов. Харитонов решил парировать его своими силами, одновременно продолжая выполнение основной задачи армии. Парировать фланговое вклинение должны были 106-я стрелковая бригада и 6-я стрелковая дивизия, то есть атаковать Перещепино, первая – с запада, а вторая – с востока. Охваченная с тыла 267-я стрелковая дивизия вместе с 16-й танковой бригадой должны были атаковать Ново-Московск с запада. Аналогичную задачу должен был решить 4-й гвардейский стрелковый корпус. Он должен был продолжить выполнение задачи овладения Ново-Московском. 25-й танковый корпус получил задачу прорваться к Запорожью и захватить мосты через Днепр. 1-й гвардейский танковый корпус должен был к исходу 21 февраля овладеть Синельниковом. Советские командующие уже выучили старую истину: победа в маневренной войне достается стороне с самыми крепкими нервами и до последнего момента висит на волоске. Никакие охваты и обходы не могут априори считаться окончательным выигрышем. Окружающий может завтра сам оказаться в окружении.
В течение 20 февраля эсэсовцы «Дас Райха» отбивали многочисленные атаки на Перещепино и Ново-Московск, сами часто переходили в контратаки. Эффективную поддержку в отражении атак соединений 6-й армии оказали пикирующие бомбардировщики. К вечеру 20 февраля эсэсовцы контролировали всю местность вокруг Ново-Московска. Следующей задачей «Дас Райха» стала железная дорога между Ново-Московском и Синельниковом. Она должна была быть возвращена для использования в качестве коммуникации снабжения. Части «Тотенкопфа» все еще двигались по дороге из Краснограда в Перещепино, и «Дас Райх» вновь должен был действовать в одиночку. Потери в ходе 75-километрового марша из Краснограда оценивались как умеренные. В танковом полку числились боеспособными двадцать семь Pz.III восемь Pz.IV и три командирских танка.
Немецкое наступление постепенно набирало обороты. Основные силы «Тотенкопфа» (исключая задействованный в создании заслона к западу от Харькова полк «Туле») сосредоточились в Краснограде 20 февраля. Серьезно оторвался от главных сил дивизии только I батальон танкового полка, находившийся на марше из Полтавы. Утром 21 февраля Эйке получил приказ в штабе II танкового корпуса СС в Краснограде. Дивизия должна была пройти маршем до Перещепина. Далее танковый полк и танкогренадерский полк «Тотенкопф» должны были атаковать Павлоград с севера, поддерживая наступление «Дас Райха». Первой частью дивизии Эйке, достигшей Перещепина, был III батальон полка «Тотенкопф», который вошел в Перещепино в 18.00 21 февраля. Наибольшие трудности в продвижении в исходное положение для наступления испытывал танковый полк дивизии. Не имевшие опыта движения по российским дорогам водители танков двигались очень медленно. Это привело к тому, что единственный участвующий в наступлении комплектный танковый полк долгое время не вводился в бой, а месил грязь на дорогах.
Не дожидаясь подхода частей «Тотенкопфа», лидирующая в немецком наступлении дивизия «Дас Райх» ночью 21 февраля начала наступление в направлении Павлограда. Поскольку дивизии не требовалось прорывать прочную оборону, немцами постоянно производилась ротация батальона на острие удара. Если в предыдущем наступлении лидировал III батальон полка «Дер Фюрер», то в 3.00 21 февраля на исходные позиции для атаки вышел II батальон того же полка, поддержанный батальоном штурмовых орудий соединения. Командовал II батальоном «Дер Фюрер» Сильвестр Штадлер. Впоследствии он возглавил полк «Дер Фюрер» и печально прославился акцией в Орадур-сюр-Глан (Oradour-sur-Glane) во Франции. Этот поселок 10 июня 1944 года был целиком уничтожен эсэсовцами, проводившими репрессии против французского населения. Подразделения полка «Фюрер» дивизии СС «Райх» расстреляли всех мужчин, а женщин и детей собрали в церковь и затем ее взорвали. Всего погибло около тысячи человек. Каратели разграбили поселок и сожгли его. Именно вследствие таких акций СС была признана преступной организацией: подразделения войск СС без особого труда совмещали боевую работу с карательными акциями.
Первой задачей атакующих гренадеров Штадлера был захват мостов через Самару в районе Ново-Московска. Эта задача была выполнена совместной атакой с фронта и тыла. Первая проводилась силами поддержанного «Штурмгешюцами» батальона, а вторая – форсировавшими реку на «Швиммвагенах» пехотинцами. Немцам удалось прорваться через боевые порядки 101-го гвардейского стрелкового полка 35-й гвардейской стрелковой дивизии и уже к 10.00 выйти к Павлограду. Командир полка «Дер Фюрер» Кумм назначил атаку на 13.00. Она должна была начаться с удара «штук» с воздуха по позициям советских войск в Павлограде. Атака началась точно в назначенное время. Три волны пикирующих бомбардировщиков обрушились на город. Затем на окутанные дымом позиции двинулись гренадеры при поддержке подтянувшихся танков дивизии «Дас Райх». К 16.00 вся южная часть города была в руках наступающих. Бои продолжились за северную часть Павлограда. В судьбе боя за Павлоград 21 февраля существенную роль сыграл тот факт, что части «Тотенкопфа» не успели выдвинуться к городу и «Дас Райх» действовал, по сути, в одиночку, одновременно решая задачу прикрытия фланга наступления. Контратакой частей 4-го гвардейского стрелкового корпуса при поддержке 17-й танковой бригады к 23.00 Павлоград был очищен от противника. Однако удержать город не удалось, и к утру 22 февраля полк «Дер Фюрер» установил контроль над большей частью Павлограда.
К 21 февраля командующий 6-й армией Харитонов уже начал оценивать положение как серьезное и направил 1-й гвардейский танковый корпус на «уничтожение прорвавшегося противника в Павлоград». Однако остальные соединения 6-й армии должны были наступать. 25-й танковый корпус по-прежнему нацеливался на Запорожье.
Общая обстановка была все еще крайне неустойчивой, не дававшей решительного преимущества ни одной из сторон. Выдвижение частей «Тотенкопфа» было вновь задержано. Отрезанная 106-я стрелковая бригада организовала атаку на Перещепино, которая хотя и была отбита, но задержала выдвижение на юг III батальона полка «Тотенкопф». Только в 11.30 батальон был сменен I батальоном того же полка и выдвинулся по следам «Дас Райха» в Губиниху. Достигнув Губинихи, он повернул на параллельный движению «Дас Райха» к Павлограду маршрут. Одновременно дивизия Эйке выстраивалась частью своих сил фронтом на восток. Для этого были задействованы 3-й танкогренадерский полк и разведывательный батальон соединения. Танковый полк «Тотенкопфа» по-прежнему боролся с тяжелыми дорожными условиями, безнадежно отстав от пехоты. Несколько танков вышли из строя вследствие столкновений друг с другом на ледяной дороге. Уныло двигавшаяся по дороге колонна танков ко всем прочим неприятностям подверглась в Перещепине атакам 106-й стрелковой бригады. Бригада пыталась вырваться из окружения и атаковала проходившие одна за другой части эсэсовских дивизий, проверяя их на прочность.
Несмотря на все трудности продвижения «Тотенкопфа» по пятам «Дас Райха», постепенное прибытие частей дивизии Эйке позволило высвободить занимавшиеся прикрытием фланга наступления части. Первым высвободили мотоциклетный батальон «Дас Райха», который в глубоком рейде из Павлограда на восток установил связь с 4-й танковой армией Г. Гота в лице дивизии «Викинг». Тем самым наметилось смыкание «клещей» корпуса Хауссера и 4-й танковой армии за спиной вышедших к Днепру частей 6-й армии Юго-Западного фронта. После вывода с позиций на фланге дивизии полк «Дойчланд» был задействован для атаки на Синельниково. Боевая группа Хармеля для атаки станции была собрана из I и III батальонов «Дойчланда», III батальона «Дер Фюрера» (поскольку он был оснащен БТР «Ганомаг») и двумя дивизионами артиллерии. Уже к 14.30 22 февраля боевая группа Хармеля установила контакт с частями 15-й пехотной дивизии в Синельникове. Выходом к Синельникову II танковый корпус СС окончательно ликвидировал угрозу переправам на Днепре и завершал окружение вырвавшегося вперед 4-го гвардейского корпуса 6-й армии М.Ф. Харитонова. Помогали им в этом дивизии XXXXVIII танкового корпуса 4-й танковой армии. Успеху соединений корпуса способствовал тот факт, что 1-я гвардейская армия была задержана борьбой за Красноармейское и Славянск. Вследствие этого прикрытие разрыва между вырвавшимися вперед соединениями 6-й армии было довольно слабым. Собственно на фланге 6-й армии была недавно ей переданная 244-я стрелковая дивизия, занимавшая позиции по реке Самара, к востоку от Павлограда. 44-я и 58-я гвардейские, 195-я стрелковая дивизии находились на марше в район Павлограда. Все это позволило XXXXVIII танковому корпусу безнаказанно выйти на тылы 6-й армии. Наступавшая на правом (восточном) фланге корпуса 17-я танковая дивизия к 23 февраля вышла на реку Самара и захватила плацдарм в районе Петропавловки. Вторая дивизия того же корпуса – 6-я танковая – вышла к Самаре, форсировала ее и заняла город Богуслав, менее чем в 10 километрах от Павлограда. Заслон за спиной пробивавшихся к Синельникову советских дивизий стал трехслойным: с ними вела бой боевая группа Хармеля из «Дас Райха», позади Хармеля с частями немцев в Павлограде соединялась 6-я танковая дивизия, а уже за ней был установлен контакт с «Викингом». Одновременно в течение 22–23 февраля последний, 3-й танкогренадерский полк дивизии «Тотенкопф» сосредоточился в Красноармейском. Теперь все три немецкие танкогренадерские дивизии СС были готовы в полном составе принять участие в сражении за Харьков.