Согласно директивам штаба Юго-Западного направления № 02/оп от 29.12.41 и № 03/оп от 6.01.42, от рубежа по р. Северский Донец на Донбасс должны были наступать 12, 37 и 57 армии Южного фронта, их непосредственный сосед с севера — 6 армия Юго-Западного фронта — должна была развивать наступление на Лозовую. Так, 57 армия (Д.Рябышев) и 37 армия (А.Лопатин) в результате совместного наступления от рубежа Изюм, Красный Лиман, Нырково должны были прорвать оборону LII и XI армейских корпусов противника и выйти в район Павлоград, Б.Токмак. В стык этих двух армий предполагалось ввести части 1 и 5 кавалерийских корпусов (соответственно Ф.Пархоменко и А.Гречко), задачей которых было совместное наступление в направлении Днепропетровск, Запорожье. Предполагался вспомогательный удар на Дзержинск силами 12 армии (К.Коротеев). В район Сватово стягивались силы 9 армии, которая изначально после вывода из резерва должна была развивать наступление на Запорожье.
Наступление началось под мощным огнем со стороны противника в условиях сильных морозов (до минус 35-40 градусов) 18.01.42. Части 57 и 37 армий форсировали р. Северский Донец, захватили и расширили плацдармы на правом берегу реки, и к исходу 21.01.42 приблизились к оборонительным узлам противника в Барвенково и Славянске. Правофланговые дивизии 57 армии, 1 и 5 кавалерийские корпуса получили приказ наступать на Барвенково. На следующий день была перерезана ж.д. Лозовая — Славянск в районе Гавриловка, Языково, а 23.01.42 5 кавкорпус наступал на Барвенково; части 351 стрелковой и 34 конной дивизий завязали уличные бои в городе. К вечеру благодаря обходному маневру конников был освобожден г. Барвенково, разбитые части 68 пехотной дивизии противника отступили на рубеж р. Самара. Преследуя части противника, 34 и 60 конные дивизии наступали в направлении Александровка, 79 дивизия — из Языково на Елканскую. Лыжники 351 стрелковой дивизии перерезали пути отступления противнику.
В ночь на 24.01.42 части 5 кавалерийского корпуса сосредоточились в районе Александровка, Андреевка, Ново-Александровка, а к 14 часам 25.01.42 части 34 и 60 конных дивизий форсировали р. Самара, и совместно с 351 стрелковой дивизией и 130 танковой бригадой овладели рубежом обороны противника Зеленый, Софиевка. Под напором частей 60 дивизии противник был выбит из Ново-Андреевки и отступал в направлении Степновка. Уже на Самаре части 5 кавалерийского корпуса столкнулись со свежими силами противника, спешно стянутыми к реке — 94 и 125 пехотными дивизиями. К исходу 26.01.42 части 5 кавалерийского корпуса овладели рубежом Марьянка, Степановка. Рано утром, 27.01.42 34 конная дивизия форсировала р. Бык и разгромила батальон 228 полка 101 пехотной дивизии в Криворожье, овладев селом. Остальное время 27.01.42 конники отдыхали, приводили в порядок себя и коней.
К 27.01.42 части 1 кавалерийского корпуса, согласно приказу, пытались развить наступление в константиновском направлении в глубокий тыл противника, поскольку поставленная перед 37 армией задача наступления в направлении Артемовск, Красноармейское до сих пор не была выполнена. Так, 68 конная дивизия атаковала 100 легкопехотную дивизию противника, оборонявшего рубеж Явленская, Шаврово, овладев западной частью Явленской. Части 56 конной дивизии овладели Шаврово и устремились на Михайловку, где вскоре были остановлены противником. Между тем, с 27.01.42 направление Барвенково — Красноармейское принимает для операции особо важное значение: части 6 армии Юго-Западного фронта освободили Лозовую, создав угрозу командованию 27 армии противника. В связи с этим, командование переехало из Павлограда в Красноармейское, куда стягивались танковые и пехотные подразделения.
