До конца февраля вермахт дополнительно сосредоточил южнее Орла 2 танковые, 4 пехотные дивизии. Из стран Европы соединения 2 пехотных дивизий были передислоцированы в Полтаву и Льгов.

По состоянию на 23 февраля дивизиями Воронежского фронта были освобождены Сумы и Ахтырка. 180 стрелковая дивизия из состава 69 армии смогла преодолеть реку Ворскла севернее Полтавы. К этому моменту изменилось в худшую сторону положение на южном направлении от Харькова, так как группа немецких дивизий уже была готова нанести мощный фланговый удар и прорваться в тыл Воронежского фронта, командование которого приняло решение наступать в западном направлении. В приказе командования 40 армии от 25 февраля отмечалось, что выход к Опошне создает возможности для взятия Полтавы. Кроме освобождения этого города возникали предпосылки для блокирования больших вражеских сил, которые начали отступать из района Валки в сторону Полтавы29. Наступательные действия Воронежского фронта окончательно приостановились 3 марта на рубеже городов: Сумы и Лебедин. Армии фронта, понеся серьезные потери, заняли оборону с целью остановить вражеское контрнаступление.

По итогам Харьковской наступательной операции Красная Армия одержала победу над войсками вермахта, отодвинув линию фронта на 100—200 километров. Одной из причин этого успеха, который не получилось закрепить, являлось значительное ослабление группы армий «Юг» после предшествовавших советских наступательных операций. Так завершилась Воронежско-Харьковская стратегическая наступательная операция, ставшая выдающейся по своему масштабу и результатам. За 50 дней советские армии смогли продвинуться на 360—520 километров, освободить от врага большую территорию, а также крупные города: Воронеж, Курск, Белгород и Харьков. Группа армий «Б» понесла серьезный урон: 2 немецкая армия потеряла значительную часть личного состава и военный техники, 8 итальянская и 2 венгерская армии оказались разбиты. Полностью или частично были разгромлены 26 вражеских дивизий. Потери составили 160000 солдат и офицеров, включая 77000 убитых, из которых свыше 49000 являлись военнослужащими вермахта30.

Советские потери достигли 153000 человек, из которых безвозвратные – 55400031. В освобожденных областях сразу проводилась мобилизация советских граждан, военное обучение которых проходило в очень короткие сроки. За счет новых мобилизованных, имеющих недостаточную подготовку, в основном происходило пополнение соединений фронта, приводившее к росту потерь советских войск. В приказе командования Воронежского фронта указывалось: «Всех мобилизованных советских граждан после проверки их в целях недопущения в ряды Красной Армии враждебных элементов разбить на обученный и необученный состав. Для обучения установить 15-дневную программу обучения»32. В армии Воронежского фронта мобилизовали 113200 человек, а обученное маршевое пополнение составило 7700 человек33. Поэтому к моменту окончания наступательной операции в соединениях Воронежского фронта не хватало личного состава. Уровень подготовки большей части пополнения был невысоким.

В феврале 1943 года Юго-Западному фронту удалось достичь подступов к Днепропетровску, его армии готовились к форсированию Днепра, а также стремились окружить немецкую Донбасскую группировку. Советская разведка вовремя не выявила сосредоточения крупных резервов вермахта для широкомасштабного контрнаступления на южном фланге советско-немецкого фронта.

Командующий Юго-Западным фронтом интерпретировал сведения разведки фронта о крупных перемещениях войск неприятеля как немецкое отступление из Донбасса, поэтому он 17 февраля принял решению продолжать наступление, намереваясь окружить и ликвидировать Донбасскую группировку врага к весенней распутице. Это решение было поддержано Ставкой ВГК, представители которой пришли к выводу, что противник на Донбассе терпит поражение и не способен к наступательным действиям.