1942年5月15日

战役第4天，这一天是哈尔科夫以东苏军北翼突击集群作战的转折点，对苏军来说，前两日中利亚贝舍夫和戈尔多夫辛辛苦苦带领手下在德军防线上打开的突破口正在被德军封闭，苏军的攻势由于缺乏足够的预备队或者第二梯队而逐渐失去了锐气。德军则在越来越多的增援部队抵达后，稳下了阵脚，正向苏军前锋发起一系列反击，德国空军也完全取得了这一地区空域的制空权，执行了一系列对地支援任务。

苏军最北翼戈尔多夫的第21集团军继续前进，在这一地区的德军抵抗仍旧微弱，但第21集团军的补给线却正好经过捷尔诺瓦亚，该处被围的格鲁纳战斗群的抵抗使得苏军无法将补给前送，第21集团军的进攻速度因此开始不断变慢。对他们当面德军第79步兵师而言，更好的消息是德军第168步兵师正在加快步伐从别尔哥罗德地区赶来增援他们的防线。

利亚贝舍夫的北翼部队继续对第294步兵师的残部发动进攻。步兵第169师和步兵第175师顶着德军的空袭前进了5公里并到达了利普西外围。步兵第169师的步兵第556团前锋营随后冲进了利普希，一度将德军赶到镇西，在那里，他们被纽林将军四处搜集来的几个步兵营、1个连的88mm高炮和1个连的榴弹炮所组成的部队赶了出来。在德军的反击下，苏军步兵第556团前锋营居然在几小时不到的时间内损失了一半部队！该团主力抵达后，付出惨重代价后才勉强在镇东保留了一处落脚地。

在集团军进攻地段中央，利亚贝舍夫命令步兵第38师再次对格鲁纳战斗群发动攻击，希望能结束对捷尔诺瓦亚围攻，但却再次遭到失败，苏军步兵组织的多次进攻由于缺乏足够的坦克、炮兵和空中支援，都被格鲁纳战斗群击退。苏军将失败归咎于德军空投了伞兵支援捷尔诺瓦亚的守军，在1951年出版的苏军总参谋部的研究和苏军的一些高级将领回忆录（如巴格拉米扬）中，记载了德军当日下午3点在捷尔诺瓦亚空投了300名伞兵。但在德方资料中查不到有空投伞兵的记录，因此有可能是一线高度紧张的苏军官兵将德国空军空投的补给误判为了伞兵，而苏军前线指挥官也被这子虚乌有的“伞兵”吓得不轻，居然从步兵第175师抽出了一批部队赶回捷尔诺瓦亚增援！值得一提的是，德军空投的补给物资中，守军急需的食物和弹药都不多，守军基本用不上的油料倒是空投了不少。格鲁纳向德国空军反映了这一情况，但不知为何意见没有被采纳，在之后的补给中还是以油料为主，这让格鲁纳上校哭笑不得。所幸德国守军已经能够清楚地听到捷尔诺瓦亚西南方向越来越近的炮声，显然德军的装甲师即将前来解围。苏军北翼突击集群在经过了4天的战斗后遭受了很大的损失，正在迅速地接近其忍受极限，他们已经无法压倒德军防御部队。

在第28集团军进攻地段南翼，步兵第244师和近卫步兵第13师遭到了德军装甲部队的猛烈反击。在前一天的战斗中，第23装甲师及韦斯特霍芬战斗群已经彻底打烂了第38集团军的进攻集团，该集团军的几个主攻师都在遭受惨重损失后撤回大巴布卡河以东，这使得第28集团军的南翼部队彻底暴露。

根据巴格拉米扬的回忆，在德军反击开始时，第38集团军参谋长伊万诺夫上校打电话向西南战略方向司令部打来电话汇报了这一情况。铁木辛哥亲自接过电话，命令第38集团军暂停进攻行动，在既定地区固守，掩护第28集团军侧翼的命令——这一命令与其说是铁木辛哥的当机立断倒不如说是对事实的追认，因为第38集团军的几个主攻师在前几天都被彻底打残，就算想进攻也没有兵力了。

第23装甲师在该日早上8时向捷尔诺瓦亚发起了解围行动。以基尔战斗群在左，海德布兰德战斗群居中，巴赫曼战斗群作为预备队，该师向北杀去，一头撞上了此时仍在向西推进的苏军的近卫步兵第13师和步兵第244师。

德军的进攻以索尔特曼中校指挥的第201装甲团1营作为先导，该营一路向北杀去，势如破竹，一路上碾过苏军的防御阵地，连着敲掉了苏军17辆坦克、11门反坦克炮和16门其他火炮，苏军对该营的反击被轻松打退。在得到第23装甲师其他步兵支援后，该营计划向北的韦西洛耶杀去，在那里和第3装甲师的施密特·奥托战斗群会合。一路上它虽然遭到了苏军的不断反击，但均被轻松击退。当晚，他们成功与施密特·奥托战斗群会师。

第3装甲师的施密特·奥托战斗群在14—15日晚间开始向北面的韦西洛耶进发，14日早上，该部遭遇了苏军坦克第90旅发起的一次反击，德军宣称击毁了2辆KV-1和7辆T-34。随后该战斗群同在此周围的波姆少校那个战斗群等部队向韦西洛耶南面苏军步兵244师发动进攻。赫鲁晓夫战前担心的士兵出现“坦克恐惧症”这一情况不幸成为了事实。尽管利亚贝舍夫按照指示的确做了这方面工作，但无奈步兵第244师兵员素质太差，几乎都是1900年左右出生，此时已经在40岁以上的中年人，面对德军两路坦克进攻时根本做不到临危不乱，于是本来就难以招架来自南面德军第201装甲团1营突击的苏军步兵第244师被彻底打垮：1个团向东北方向后撤了10公里，随后一路溃退到捷尔诺瓦亚西南；1个团在惶恐之中未经战斗直接放弃了韦西洛耶，溃退到北面的高地才稳下来进行防御；剩下的1个团更加不幸，被施密特·奥托战斗群和第201装甲团1营合围在了韦西洛耶西南。

南面的第23装甲师主力则和近卫步兵第13师主力打成一团，双方都不断发起进攻，然后再被敌方的反击赶出去。当日这一地段的战斗烈度达到了极点！第23装甲师主攻战斗群指挥官海德布兰德上校在混战中被苏军炮火击中，当场阵亡。苏军在战后近卫步兵第13师师史和当时该师指挥官罗季姆采夫的回忆录中都记述了苏军近卫步兵第42团在面对德军第23装甲师猛攻时的苦战：

近卫步兵第42团的指挥所设在一个小树林里。“要特别注意道路交汇处和树林边缘”团政委科库什金对团长叶林上校说道。

“说得对，但是德国人过不去，克里克利大尉的炮兵营挡住了他们面前的道路”，团长答道。

“克里克利那个营顶得住吗？那好，敌人这下是过不来了。”

全师上下都知道克里克利的炮兵营既打得准，又勇猛无比，德军坦克从三面向他的炮兵营发起了进攻。前线观察员报告说有80余辆德军坦克向该团压来，克里克利在当天早上就选好了几个发射阵地，瞄准手平静地盯着越来越近的敌人，炮手也做好了痛击希特勒份子的准备。营长克里克利也充满信心地来到了发射阵地，当敌军坦克距离不到800米时，他发出了射击命令。

各连实施了齐射，敌军坦克也开了火。四周硝烟弥漫，战斗持续了20多分钟，许多坦克升起了烈焰，暂时没有被击毁的则缓慢前进。双方距离不断缩短，敌军坦克距离越来越近，以致于炮兵连在隐蔽阵地用榴弹炮打击敌坦克时，弹片竟会伤到自己人，战斗中敌军一发炮弹击中了弹药箱，阵地顿时烧成一片。战士们迅速挥动军用铁锹，扑灭了大火。而火炮瞄准手一刻也不离开瞄准镜，继续向敌军射击。

这次胜利来之不易，很多炮兵战士牺牲，另有不少人负伤。克里克利大尉也受了重伤，但是他在承担敌军主要压力的1连阵地上坚持到了战斗结束。由于他的出色表现，他成为第一个荣获一级卫国战争勋章的苏联军人。而与他类似，近卫炮兵第32团的别克夫上尉也因为战斗中表现出的英雄事迹获得了苏联英雄的称号。

无论苏军在日后的战史和回忆录中如何渲染部队的英雄事迹，无可争议的事实是，经历了当天战斗后近卫步兵第13师被彻底打残。当德军第23装甲师继续向北进攻时，该师因损失过大无法在其侧翼造成任何威胁。

对苏军来说，继前一天第38集团军进攻集团被打残后，第28集团军进攻集团左翼当日又在德军反攻下遭到毁灭性打击。到本日日终，北部集群的攻势已恶化成僵局，主动权正在迅速地转入德军之手。