В ночь на 12 июля 5-й гвардейский танковый корпус (30 танков) сосредоточился в районе 2-й Новоселовки. 10-й танковый корпус (126 танков) занял исходное положение на западной окраине^ Новенького с задачей наступать в направлении Березовка — Сырцево. С танкистами по плану переходили в наступление 219-я и 184-я стрелковые дивизии, изъятые у генерала Москаленко и переданные генералу Чистякову. Правда, ввиду сложностей переподчинения и регулярной потери связи, никто в штабе 6-й гвардейской армии не знал, где эти дивизии находятся; их старательно искали разосланные в разные стороны офицеры. Дивизии нашлись и получили боевые приказы, когда уже развиднелось, и на исходные рубежи, вышли к обеду. Развертывание обеспечивали части 6-го танкового корпуса. 3-й механизированный и 31-й танковый корпуса совместно с 204-й (позаимствована в 38-й армии) полковника А.И. Бакасова и 309-й (из состава 40-й армии) полковника Д.Ф. Дремова стрелковыми дивизиями оставались на своих рубежах с задачей не допустить прорыва противника на север, а в случае наметившегося успеха — нарастить удар. В их использовании тоже имелись свои проблемы: и Катуков, и Чистяков считали эти дивизии «своими», слали им категорические приказы и требовали докладов. Мудрые полковники рапортовали обоим командармам об исполнении, но резких движений не делали, ожидая внятных указаний.

Два танковых корпуса пошли в атаку около 10 часов. Сталинградский силами 1-й и 22-й гвардейских бригад сломил сопротивление пехотного батальона 332-й дивизии, овладел после полудня хутором Чапаев, вышел к Раково и на подступах к деревне был остановлен сильным артиллерийским огнем и ударами авиации противника. Потери корпуса составили 15 танков, причем почти половина из них была подбита самолетами. К этому времени подоспели основные силы 184-й стрелковой дивизии и вместе с танкистами вновь атаковали Раково.

Части 71-й гвардейской стрелковой дивизии полковника И.П. Сивакова, находившейся в оперативном подчинении командарма-40, продвинулись на 2–3 километра южнее реки Пена, заняли Михайловку, атаковали Завидовку и Красный Починок.

После 15 часов 10-й танковый корпус сбил части 3-й танковой дивизии, имевшей в строю 23 танка, и завязал бой за Березовку, 186-я танковая бригада полковника А.В. Овсянникова прорвалась к западным окраинам Верхопенья. Следом с марша перешла в наступление 219-я стрелковая дивизия. Вспомогательный удар из района Круглик — Калиновка по левому флангу дивизии «Великая Германия» и ее стыку с 11-й танковой дивизией нанесли 204-я стрелковая дивизия и танковая группа 3-го мехкорпуса (60 танков).

Фон Кнобельсдорф был занят перегруппировкой, концентрируя силы на северном направлении для продолжения наступления вдоль Обояньского шоссе, а удары в слабо прикрытый левый бок заставляли нервничать и отвлекали силы на прикрытие собственных коммуникаций. Генерал Вестхофен вынужден был развернуть 3-ю танковую дивизию фронтом на запад. Наконец, в 16.00 командир 48-го танкового корпуса вынужден был отказаться от наступления, приняв решение «навести порядок в тылу, прежде чем продвигаться на север». Мотодивизия «Великая Германия», имевшая 103 танка (в том числе 8 «тигров» и 25 «пантер») и 26 штурмовых орудий, получила приказ повернуть свою танковую бригаду в юго-западном направлении, генерал Микль — перейти к обороне. Немцы, повернувшись лицом к противнику, начали действовать по четко отработанной схеме: огонь тяжелой артиллерии, вызов авиации, танковые контратаки.

По итогам дня Катуков никого не разгромил (почти везде продвижение советских войск составило 1–2 километра, а 71-я гвардейская дивизия ввиду полного израсходования боезапаса была отброшена немцами в исходное положение), но программу-минимум выполнил: и прорыва своей обороны не допустил, и потери понес «допустимые» — 1720 человек убитыми и ранеными. Более того, непрерывные фланговые атаки заставили противника вернуть на обояньское направление часть артиллерии и других средств, которые уже направлялись на Прохоровку, сорвали задуманную Готом перегруппировку дивизии «Великая Германия».

На южном направлении явственно вырисовывались еще одни «клещи», грозившие окружением пяти дивизиям 48-го стрелкового корпуса 69-й армии. К рассвету 12 июля советские войска в районе прорыва заняли следующие рубежи: 305-я стрелковая дивизия полковника Д.Ф. Васильева с 96-й танковой бригадой (12 «тридцатьчетверок») окопалась на линий Выползовка — Александровка — 1-й Ново-Александровский Выселок; остатки 92-й гвардейской дивизии полковника В.Ф. Трунина закрепились в районе Александровки; 81-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора И.К. Морозова вышла на рубеж Рындинка — Щелоково — Стрельников. Вдоль правого берега Северского Донца, повернувшись фронтом на восток, оборонялись войска 48-го гвардейского стрелкового корпуса генерал-майора З.З. Рогозного. Против них действовали три танковые и одна пехотная дивизия 3-го танкового корпуса противника. От танкового кулака генерала Брейта к этому времени осталась треть — примерно 120 боевых машин, в том числе 23 «тигра» в 503-м тяжелом батальоне и 19 штурмовых орудий..

Утром боевая группа 6-й танковой дивизии фон Хюнесдорфа, форсировав реку, захватила Рындинку и приступила к расширению плацдарма. В 11 часов немцы ворвались в село Выползовка и продолжали теснить войска левого крыла 48-го гвардейского стрелкового корпуса на восток, к Авдеевке. Одновременно 7-я танковая дивизия (39 танков) перешла в наступление против правого крыла 35-го гвардейского корпуса в направлении Александровки.

19-я танковая дивизия (14 танков) пыталась навести переправу в районе Щелоково, однако была отбита частями 81-й гвардейской стрелковой дивизии. На помощь генералу Морозову прибыла 26-я танковая бригада Тацинского корпуса (44 танка) под командованием полковника С.К. Нестерова, занявшая район Шахово и получившая задачу поддержать пехоту и не допустить противника на правый берег Донца.

После 14 часов в распоряжение генерала Крюченкина прибыли 11-я и 12-я гвардейские механизированные бригады и 1147-й самоходный артполк, выделенные из состава 5-й гвардейской танковой армии. Все подвижные силы, имевшие в своем составе 157 танков и самоходных установок, 15 бронеавтомобилей и 28 противотанковых орудий, номинально были объединены в сводный отряд под командованием генерала Труфанова. На самом деле никакого отряда не существовало. Его подразделения были разбросаны на 50-километровом фронте, никак не взаимодействовали, своего штаба Труфанов не имел, а приказы комбригам отдавали все, кто носил генеральские погоны: Крюченкин, Иванов, Ротмистров, Бурдейный, их заместители, командиры дивизий.

Не командовал, пожалуй, только потерявший управление войсками генерал Рогозный. Немудрено, штаб 48-го корпуса за полсуток шесть раз менял дислокацию, и каждый раз его нещадно бомбили как вражеские, так и свои самолеты. При этом одни дивизии у корпуса забирали, другие ему подчиняли, а устойчивой связи не имелось даже со штабом армии.

Бригада Нестерова и бойцы Морозова весь день срывали попытки генерала Шмидта организовать форсирование реки. Однако с наступлением темноты немцы, проведя отвлекающую атаку, смогли навести переправу в районе Щелоко-во и приступили к переброске тяжелой техники на правый берег.

11-я механизированная бригада полковника В.Н. Грищенко (32 танка), дважды накрытая своими штурмовиками, решительно контратаковала, в 19 часов освободила Рындинку, но сбросить противника с плацдарма не смогла. 12-я мех-бригада (35 танков) полковника Г.Я. Борисенко вместе с самоходчиками, без поддержки пехоты, штурмовала Выползовку, но под плотным огнем вынуждена была перейти к обороне в двух километрах севернее села.