Ранним утром в поддержку 168-й пехотной дивизии вермахта в Ахтырку прибыла рота тяжелых танков «Тигр» из танково-гренадерской дивизии СС «Лейбштандарт». Это подкрепление было внушительным, но дивизия занимала слишком большой фронт и удержать его у неё не хватало сил. Но этой танковой роты хватило, чтобы 5-й гвардейский танковый корпус 40-й армии не смог войти в Ахтырку в этот день.  

Подкрепления в части 69-й и 40-й армий Воронежского фронта прибывало в течение ночи и первой половины дня, что постоянно фиксировала авиаразведка люфтваффе. В итоге части 40-й армии заняли к 13.00 Тростянец, Рябину, Яблочное, Козиевку (975-й стрелковый полк), Новую Одессу. Значительные силы 40-й армии вышли к Олешне и Буймеру угрожая дороге на Зеньков. 370-я стрелковая дивизия 69-й армии вышла к Пархомовке. 270-я стрелковая дивизия 69-й армии вышла к Каплуновке. В этот день люфтваффе активно прикрывало 168-ю пехотную дивизию. Образовавшаяся между Котельвой и Ахтыркой дыра во фронте требовала скорейшего её устранения.

Моторизованная дивизия вермахта «Великая Германия» сдала к 14.00 спиртзавод на станции Водяное, вермахты выдвинул к этой станции бронепоезд № 62, стараясь сохранить полотно железной дороги, хотя полевые части предлагали его уничтожить. В этот же день к 17.00 дивизия сдала город Краснокутск. Боевая группа Шмитмагера ещё удерживала Ивановку, а два полка дивизии удерживали Купьеваху, но находясь под постоянным артогнем склонялись к тому чтобы оставить и этот населенный пункт.

Из-за отсутствия горючего 173-я отдельная танковая бригада 69-й армии весь день простояла в Мусийках.

К полуночи в дивизию «Великая Германия» прибыли подкрепления, а бронепоезд № 62 оперировал на отрезке Полтава-Ковяги, производилась перегруппировка с задачей вернуть Краснокутск под свой контроль.

В 18.30 части 69-й армии атаковали Новый Мерчик и перерезали железную дорогу Полтава – Харьков.

107-я стрелковая дивизия 40-й армии атаковала Краснополье, 340-я стрелковая дивизия освободила Большую Писаревку, Ямное, Солдатское, Катанское. 183-я стрелковая дивизия к 19.00 вышла к Боромле. 100-я стрелковая дивизия вышла к Верхолюдже и Боромле. Все эти части 40-й армии готовились к наступлению на Сумы. А вот 309-я стрелковая дивизия не смогла в этот день освободить село Яблочное.  

15-й танковый корпус 3-й танковой армии безуспешно атаковал Люботин, теряя танки и мотопехоту. 195-ф танковая бригада пыталась обойти Старый Люботин совместно с 368-м истребительно-противотанковым полком и 1004-м стрелковым полком – безуспешно. Противник в лице 160-й пехотной дивизии активности не проявлял, изредка переходя в контратаки при поддержке 10-12 танков.

В первой половине дня дивизия СС «Лейбштандарт» вела тяжелые бои у села Борки, а левее смогла занять Крутояровку и отбить наступление на село Еремеевка. В новые задачи ей было поставлено занять поселок Новая Водолага и высоты у Доброполья.

На угрожающем флангам Юго-Западного фронта 6-я армия предприняла неудачную попытку отбить город Ново-Московск. В это время танково-гренадерская дивизия СС вела бои у Губинихи, а часть дивизии контролировала дороги у Перещепино. К 18.00 противник занял Павлоград и хотя к 23.00 часть города удалось отбить, судьба этого города была предрешена. Противник в ночь с 20 на 21 февраля занял Зачепиловку.

На территории Харьковской области войска 6-й армии вели тяжелые бои за Кегичевку, Ленинский завод, совхоз Ульяновка и Шляховая, 172-я стрелковая дивизия едва сдерживала эсэсовцев, которых поддерживали до 20 танков. К вечеру Кегичевка была захвачена противником. 350-я стрелковая дивизия за Рябухино, Охочее и Мелиховку, здесь её постоянно контратаковали до батальона гренадеров дивизии СС «Лейбштандарт» при поддержке танков.