К исходу 29 июня противник развил успех, расширил полосу прорыва до 40 км и продвинулся на 40 км. Управление войсками 13 и 40А было нарушено, организованный ввод в сражение танковых корпусов из-за отсутствия устойчивой связи с ними штаба Брянского фронта был сорван, попытка остановить продвижение ударной группировки армейской группы «Вейхс» на Воронеж успеха не имела.
30 июня ударная группировка 6А противника перешла в наступление в общем направлении Волчанск — Лиски, частью сил — на Старый Оскол. Прорвав оборону на стыке 21 и 28А Юго-Западного фронта, противник развил успех и к исходу 2 июля вышел к р. Оскол и захватил плацдармы на восточном берегу реки. Группа армий «Вейхс» к исходу 2 июля вышла на рубеж Касторное — Старый Оскол. Глубина прорыва противника на стыке Брянского и Юго-Западного фронтов достигла 80 км по рубежу Касторное — Старый Оскол — Чернянка. Войска 40А Брянского, 21А Юго-Западного фронтов оказались под угрозой окружения. Управление войсками 40, 21 и 28А было нарушено. В ночь на 3 июля основные силы 40 и 21А были окружены противником. Создалась реальная угроза овладения противником Воронежем и прорыва его за р. Дон.
Ставка ВГК приняла решение для усиления обороны по левому берегу р. Дон развернуть свои резервные армии: 3 РА (60А) на рубеже Задонск — Воронеж; 6 РА (6А) — на рубеже Воронеж — Павловск; 5 РА (63А) на рубеже Павловск — Клетская; 5 ТА, усиленную 7 тк, сосредоточить в районе южнее г. Елец в готовности к нанесению контрудара во фланг и тыл группировки противника, наступающей на Воронеж; усилить Брянский фронт 18 тк из своего резерва.
4 июля войска 4 ТА противника вышли на подступы к г. Воронежу. 6 июля после ожесточенных боев противник форсировал р. Дон и ворвался на западную окраину города. Дальнейшее продвижение было остановлено войсками 60А и 18 тк, подошедшими и развертывавшимися на назначенных рубежах обороны.
Утром 6 июля 5 ТА, выдвинувшаяся из района сосредоточения в район Тербуны, нанесла контрудар во фланг 4 ТА противника, вынудив его для ликвидации угрозы с севера развернуть против 5 ТА 24 тк и 3 пехотные дивизии. Тем самым группировка противника, наносящая удар непосредственно на Воронеж, была ослаблена, и развитие наступления 4 ТА вдоль р. Дон на юг задержано.
Ставка ВГК приняла решение создать по р. Дон южнее г. Воронеж рубеж обороны, развернув на нем войска 117 и 52 УР, 3 истребительно-противотанковых бригад, отходившие войска 21 и 28А, выдвигаемые из глубины войска 22 тк и 3 гв. кк с целью не допустить форсирования противником р. Дон. Реализовать это решение не удалось, так как выдвижение войск из глубины было задержано, части 21А отошли за р. Дон, а 28А вынужденно, под натиском противника — на рубеж Алексеевка — Валуйки.
Таким образом, в период с 28 июня по 7 июля войска армейской группы «Вейхс» и 6А противника, прорвав оборону Брянского и Юго-Западного фронтов в полосе до 300 км, продвинулись на 150—170 км, вышли к р. Дон в районе Воронежа и глубоко охватили с севера группировку войск Юго-Западного фронта. Овладев территорией по рубежу Трудки — Тербуны — Воронеж — Лиски — Каменка — Валуйки, противник достиг целей первой операции («Синяя»), одновременно осуществляя подготовку к проведению операции «Клаузевиц».
7 июля по решению Ставки ВГК Брянский фронт был переформирован в Брянский (3, 48, 13А, 5 ТА) и Воронежский (60, 40, 6А, 4, 17, 18, 24 тк) фронты. 13А и 5 ТА Брянского фронта оборонялись на рубеже Трудки — Тербуны — Рамонь; войска Воронежского фронта оборонялись в полосе иск. Рамонь, Лиски; часть сил 21А, отошедшая в за р. Дон, прикрывала полосу от г. Лиски до Павловска. Далее в полосе Павловск — Вешенская заняла оборону 63А.
Войска Юго-Западного и правого крыла Южного фронтов в ночь на 7 июля начали по приказу Ставки ВГК отход на рубеж Нов. Калитва — Чупринин — Нов. Астрахань — Попасная. Одновременно началась переброска в район Сталинграда 1 РА из района Сталиногорска. Продолжалось формирование в районе Сталинграда 7 РА. 51А Северо-Кавказского фронта занимала оборону в полосе Верхне-Курмоярская — Азов. В течение 6—7 июля войска Брянского и Воронежского фронтов нанесли ряд частных контрударов по войскам 4 ТА противника с целью связать ее сражением и задержать перегруппировку для участия в операции «Клаузевиц».
Противник в соответствии с планом операции и с учетом реально складывавшейся обстановки готовил нанесение двух ударов: силами 4 ТА и 6А группы армий «Б» с достигнутых рубежей на Кантемировку, силами 1 ТА группы армий «А» с рубежа Славянск — Артемовск в общем направлении на Миллерово.
7 июля войска 6А противника перешли в наступление в разрыв фронта от г. Лиски до Чупринина, преодолели неорганизованное сопротивление отходивших и не успевших занять оборону частей 28А и 38А, продвигаясь в южном направлении вдоль р. Дон. Только 9 июля противник получил возможность вывести соединения 4 ТА из сражения в районе Воронежа и начать продвижение вслед за ударной группировкой 6А, которая в это время передовыми частями вышла в район Михайловка — Кривоносовка (40—60 км юго-зап. Новая Калитва).
11 июля войска 6А противника вышли на рубеж 40 км вост. Новая Калитва на р. Дон — Кантемировка — Старобельск, войска 4 ТА к исходу 11 июля достигли района Россошь.
11 июля войска 1 ТА противника, продвигаясь за организованно отходившими с 7 июля войсками правого крыла и центра Южного фронта, вышли на рубеж Старобельск — Шульгинка — Денежниково — Трехизбенка — Красный Луч.
Поскольку окружить войска Юго-Западного фронта не удалось, противник принял решение: войскам группы армий «Б» продолжать наступление в направлении Кантемировка — Миллерово; войскам группы армий «А» развить наступление в направлении Денежниково — Миллерово и, отрезав пути отхода войск Юго-Западного фронта на юг, окружить их западнее Миллерово. Одновременно создать угрозу окружения и вынудить к отходу войска правого крыла и центра Южного фронта.
В соответствии с крайне неблагоприятным развитием обстановки в условиях потери штабами Юго-Западного фронта и армий управления войсками и невозможности закрепиться и организованно перейти к обороне Ставка ВГК приняла решение продолжать отход войскам Юго-Западного фронта, передав 57, 28, 38, 9А в состав Южного фронта. Южному фронту была поставлена задача задержать наступление противника на рубеже Мешков — Дегтево — Миллерово — Ворошиловград — Красный Луч. Для наращивания обороны в районе Миллерово была выделена 24А из второго эшелона Южного фронта. Однако попытка организовать оборону на рубеже успеха не имела.
12 июля был сформирован Сталинградский фронт в составе 63, 21, 62 (7 РА), 64 (1 РА) А, которому была поставлена задача организовать оборону на сталинградском направлении и по рубежу левого берега среднего течения р. Дон.
13 июля германское командование передало 4 ТА (40, 48 тк, 51 ак) в состав группы армий «А» и поставило ей задачу нанести удар в южном направлении (Кантемировка — Дегтево — Каменск) в полосе восточнее железной дороги данного направления для охвата с востока отходивших войск Южного фронта.
15 июля, реализуя этот замысел, 4 ТА вышла войсками 40 тк в районы вост. Миллерово, войсками 48 тк в район Морозовский, охватив с востока войска 38 и 9А. Одновременно 1 ТА силами 3 тк отсекла 9А от 37А, вышла частью сил в район Каменск, частью сил в район Верхне-Тарасовка и, соединившись с войсками 4 ТА, замкнула кольцо окружения вокруг 38 и 9А.
15 июля 24А резерва Южного фронта, выдвигавшаяся на помощь 38 и 9А, была введена в сражение с войсками 40 тк 4 ТА и 3 тк 1 ТА противника, не успев выйти в район Миллерово и закрепиться на достигнутом рубеже. Под ударами противника она начала отход на юг и юго-восток. Войска 38 и 9А предпринимали настойчивые попытки прорваться из окружения в восточном и юго-восточном направлениях. Войска 57, 28А и часть сил 38А, избежавшая окружения, понесли тяжелые потери, отошли на левый берег среднего течения р. Дон и были переданы в состав Сталинградского фронта. Все войска Южного фронта получили задачу организованно с наименьшими потерями отойти за р. Дон в его нижнем течении (56, 18, 12, 37, 24А) и во взаимодействии с 51А Северо-Кавказского фронта организовать прочную оборону по рубежу южного берега р. Дон Верхне-Курмоярская — Багаевская и далее по оборонительному рубежу, охватывавшему северные подступы к г. Ростов. Вечером 19 июля главные силы Южного фронта отошли до рубежа Синегорный — Зверево — Дьяково на удалении 50—90 км от р. Дон.
Противник, не достигнув, несмотря на успешное продвижение, целей операции «Клаузевиц», с 15 июля начал подготовку к последующей операции. К участию в ней планировалось привлечь 1 ТА, которая должна была нанести главный удар в направлении Каменск — Новочеркасс — Ростов. Действия сил 1 ТА на главном направлении обеспечивались силами моторизованной дивизии «Великая Германия» и 16 мд. Силами 57 тк планировалось нанести удар в направлении сев. г. Таганрог — Ростов. 4 ТА ставилась задача нанести удары из района сев.-вост. г. Каменск на Николаевскую (40 тк) и из района Морозовский на Цымлянскую (48 тк), форсировать р. Дон и быть в готовности в соответствии со складывавшейся обстановкой либо к наращиванию усилий на ростовском направлении, либо к развитию наступления по левому берегу р. Дон — Верхне-Курмоярская — Сталинград.
