5 августа Ставка Верховного главнокомандования, осознав возможность полного уничтожения войск Южного фронта, наконец-то отдает приказ отвести войска Южного фронта с днестровского рубежа на линию Чигирин – Вознесенск – Днестровский лиман. Только во второй половине дня 5 августа 9-я армия (176, 74, 150 и 51-я стрелковые дивизии) начали отход от Балты и Слободзеи на рубеж Братское – Березовка – фронтом на Запад, а Приморская армия (95-я и 25-я стрелковые дивизии) – на рубеж Березовка– Раздельная – Кучурганский лиман – Днестровский лиман, развертываясь фронтом на север. Из 9-й армии в Приморскую (приказом командарма Южного фронта) передавалась 30-я стрелковая дивизия.

Но основная опасность для всего Южного фронта заключалась в прорыве немецких танков к северу от Первомайска – весь Южный фронт мог оказаться в окружении.

Трое суток советские воины 18-й армии сражались за переправы в 9 км севернее Первомайска, но 9-я и 16-я танковые дивизии танковой группы фон Клейста смяли сопротивление и вырвались на оперативный простор. 3 августа немцы захватили Первомайск и блокировали мосты через Синюху и Южный Буг.

Интересно, что 28 июля советская полевая разведка донесла командованию Южного фронта, что по дороге на Первомайск от Умани, в 30–40 км восточнее Балты, двигается моторизованная дивизия немцев с танковым полком. Но командование армии никаких мер не приняло. «Командующий 9-й армией, услышав по телефону от Белова о танках, отказался ему верить. Не поверил и командующий фронтом генерал Тюленев», – вспоминает очевидец.

2 августа 2-й кавкорпус (подчиненный командующему войсками Южного фронта) получил задачу покинуть район Балты и сосредоточиться у Первомайска, прикрыв Николаевское направление. Конница была брошена против танков (в кавкорпусе, по штату, было 2 танковых полка, но к 2 августа корпус остался без танков; в боях были потеряны единицы, остальные танки – старые БТ – вышли из строя и были отправлены на ремонт в тыл). Но когда 2-й кавкорпус подошел к Первомайску, город был уже занят частями 14-го моторизованного корпуса немцев.

Два полка немецкой пехоты с танками, поддержанные бомбардировочной авиацией, атаковали линию обороны 223-й стрелковой дивизии 18-й армии. Дивизия не выдержала натиска и в беспорядке откатилась к Кировограду. Панический отход дивизии привел 3 августа к захвату Кировограда. 9-я кавдивизия переправилась через Южный Буг у Вознесенска на восточный берег реки. 5-я кавдивизия заняла оборону на правом берегу Буга у Врадиевки. Против прорвавшихся у Первомайска немцев выступила и 96-я горнострелковая дивизия.

Военный совет Южного фронта просил разрешения у штаба главкома Юго-Западного направления отвести войска на новые рубежи и одновременно усилить фронт пятью стрелковыми и двумя авиадивизиями из резерва. Но С.М. Буденный, располагавший незначительными резервами, берег их как зеницу ока. Он ошибочно считал, что действующие против Южного фронта соединения неприятеля сильно измотаны и не имеют подавляющего превосходства в живой силе.

4 августа Буденный в своем боевом донесении в Ставку Верховного главнокомандования сообщал: «Над правым флангом и тылом Южного фронта с севера нависает противник на фронте протяжением 110–120 км от Кировограда до Первомайска включительно. Чтобы парировать угрозу охвата и окружения, нужны подвижные резервы, которых нет. Вновь формируемые дивизии еще не готовы и значительно удалены от решающего района событий. Единственной силой, которая ведет борьбу с обходящим противником и задерживает его продвижение, является авиация. Однако ее также недостаточно. Выделенные Ставкой на усиление три авиаполка еще не прибыли. К тому же дождливая погода с 1 августа крайне ограничила действия авиации. В подобной обстановке считаю, является своевременным решить вопрос, во-первых, о дальнейшей задаче Южного фронта и, во-вторых, об организации обороны по реке Днепр». С.М. Буденный просил: «Разрешить Южному фронту начать отход на рубеж Знаменка, река Ингул, Николаев, поручив оборону Одессы Приморской армии», «дать указание Черноморскому флоту организовать и прикрыть коммуникации Южного фронта и Приморской армии по морю», «для обеспечения отхода войск Южного фронта выделить дополнительно два штурмовых авиаполка»