Сосредоточение и перегруппировка артиллерии проводились в условиях распутицы и бездорожья. Это требовало тщательного планирования, целесообразного использования маршрутов и четко действующей службы регулирования, особенно в районах переправ. Однако во фронте и армиях отсутствовал единый план перегруппировки. В основном применялся «метод» распоряжений, что не соответствовало сложившейся обстановке и не обеспечивало своевременного перемещения артиллерийских частей. В результате плохой организации перегруппировки из 32 полков усиления к исходу 11 мая на огневых позициях находилось только 17, т. е. половина. 11 полков были еще на марше и не смогли принять участие в артиллерийской подготовке, четыре полка прибыли уже в ходе наступления. Несвоевременное сосредоточение артиллерии усиления не позволило создать более высокие плотности на участках прорыва.
В связи с изменением разграничительной линии между фронтами на барвенковском плацдарме и передачей в подчинение командующему Юго-Западным фронтом артиллерийских частей усиления резерва Главнокомандования и значительной части резервов Южного фронта, в апреле 1942 года, в соответствии с указаниями главнокомандующего Юго-Западным направлением Южный фронт произвел перегруппировку войск.
7 мая 1942 года Южный фронт начал частную операцию в районе н/п Маяки с целью улучшения положения войск 9-й армии и создания благоприятных условий для дальнейшей борьбы за овладение городом Славянск. В связи с этим резерв командующего фронтом и войска 9-й армии 11 мая имели оперативное построение, которое отвечало интересам наступательного боя, но не обеспечивало прочную оборону барвенковского плацдарма.
57-я армия генерал-лейтенанта К. П. Подласа в составе 150, 317, 99, 351-й и 14-й гвардейской стрелковых дивизий оборонялась на рубеже протяженностью 80 км, имея во втором эшелоне 14-ю гвардейскую дивизию. Армия была усилена тремя артиллерийскими полками. Средняя оперативная плотность в полосе обороны армии составляла 16 км на одну дивизию и 4,6 орудия и миномета на 1 км фронта.
9-я армия генерал-майора Ф. М. Харитонова в составе 341, 106, 349, 335, 51, 333-й стрелковых дивизий, 78-й стрелковой, 121, 15-й танковых бригад и пяти артиллерийских полков занимала оборону на 96-километровом фронте. На правом фланге части 51-й и 333-й (без одного полка) стрелковых дивизий, один батальон 78-й стрелковой бригады, усиленные 15-й и 121-й танковыми бригадами, и две кавалерийские дивизии 5-го кавалерийского корпуса с 12-й танковой бригадой (резерв командующего фронтом) вели наступательные действия с целью овладения районом н/п Маяки. В резерве командующего 9-й армией находился один полк 333-й стрелковой дивизии. Оперативную плотность в полосе 9-й армии с учетом всех действовавших в ее полосе сил составляла в среднем 10 км на одну дивизию при 11–12 орудиях и минометах на 1 км фронта.
На остальных участках Южного фронта в полосах обороны 37, 12, 18-й и 56-й армий в результате перегруппировки в первом эшелоне были оставлены тринадцать стрелковых дивизий и одна стрелковая бригада. В резерв командующих армиями соответственно были выведены 296, 176, 216-я стрелковые дивизии, 3-й гвардейский стрелковый корпус и 63-я танковая бригада.
В резерве командующего Южным фронтом находились еще проходивший доформирование 24-й танковый корпус, 5-й кавалерийский корпус (60, 34, 30-я кавалерийские дивизии и 12-я танковая бригада), 347, 255-я и 15-я гвардейская стрелковые дивизии, а также переданные Ставкой Верховного Главнокомандования 102, 73, 242-я и 282-я стрелковые дивизии.
Приказом Ставки Верховного Главнокомандования № 13986 указанные резервы, кроме 24-го танкового корпуса и 5-го кавалерийского корпуса, разрешалось использовать только с разрешения Ставки. 102-я и 6-я стрелковые бригады поступили в резерв главнокомандующего Юго-Западным направлением.
На всем фронте 57-й и 9-й армий, занимавших южный фас барвенковского выступа, оборона строилась по системе опорных пунктов и узлов сопротивления. Боевые порядки дивизий не эшелонировались. Вторые эшелоны и резервы в дивизиях и армиях отсутствовали. Поэтому глубина тактической обороны не превышала 3–4 км. При всем этом, несмотря на полуторамесячный срок пребывания в обороне, работы по созданию оборонительных сооружений и инженерных заграждений проводились неудовлетворительно.
Так, в полосах обороны 57-й и 9-й армий на 1 км фронта плотность сооружений и заграждений составляла: ДЗОТов — около 3, противопехотных мин — 25–30, противотанковых мин — около 80.
На всем 180-километровом фронте армий было построено всего 11 км проволочных заграждений. Таким образом, ни оперативное построение войск 57-й и 9-й армий Южного фронта в обороне, ни инженерное оборудование местности не обеспечивали жесткой обороны южного фаса барвенковского выступа.
Группировка войск противника перед Юго-Западным и Южным фронтами оценивалась штабами этих фронтов и оперативной группой Юго-Западного направления по данным, полученным к началу мая. Штаб Юго-Западного фронта считал, что против войск фронта продолжает действовать 6-я немецкая армия в составе двенадцати пехотных и одной танковой дивизий, усиленных десятью артиллерийскими полками среднего калибра и двумя полками большой мощности. Всего, таким образом, войска Юго-Западного фронта, по расчетам штаба, в начале наступления могли встретить сопротивление примерно 105 пехотных батальонов при 650–700 орудиях калибра 75–210 мм и 350–400 танков.
Штаб Южного фронта в оценке противника также исходил из обстановки, сложившейся к началу мая. Штаб считал, что в первой линии против войск Южного фронта действуют двадцать четыре пехотные, три танковые, две моторизованные дивизии противника с 200 танками. Штаб Южного фронта предполагал, что немецкое командование может иметь в оперативном резерве шесть-семь пехотных, одну танковую, одну моторизованную дивизию (250–300 танков), причем руководство фронта было уверено, что основная группировка немцев действовала на ростовском и ворошиловградском направлениях. Таким образом, штаб фронта считал, что перед войсками Южного фронта действует немецкая группировка в составе тридцати одной пехотной, четырех танковых и трех моторизованных дивизий с общим числом 400 танков.
Однако к 11 мая эти выводы штабов Юго-Западного и Южного фронтов не соответствовали действительности. Вследствие несоблюдения нашими штабами скрытности управления и плохой оперативной маскировки при сосредоточении войск к намеченным участкам прорыва немецкое командование разгадало замыслы нашего командования и спешно провело ряд мероприятий по укреплению обороны на угрожаемых направлениях. Для этого были использованы наличные войска 6-й и 17-й немецких армий и резервы, прибывающие по плану подготовки майского наступления.
В результате перегруппировки, в основном произведенной противником с 1 по 11 мая, плотность немецких войск в главной полосе обороны на участках ударных группировок Юго-Западного фронта и на всем фронте перед 57-й и 9-й армиями Южного фронта была резко увеличена, а в оперативной глубине расположились сильные резервы.
Фактически 11 мая против Юго-Западного фронта действовали 6-я полевая немецкая армия в составе 17, 51, 8-го и 11-го армейских корпусов и 4-я пехотная дивизия 6-го армейского корпуса румын, входившего в состав 17-й армии. На левом фланге 6-й немецкой армии оборонялся 29-й корпус — 57, 168-я и 75-я пехотные дивизии.
17-й армейский корпус своими двумя (79-й и 294-й) пехотными дивизиями оборонял участок Маслова Пристань, Песчаное. Действовавшие ранее в этом районе части 3-й танковой дивизии были выведены немцами в оперативный резерв и к 11 мая сосредоточились в Харькове. 51-й армейский корпус (297-я и 44-я пехотные дивизии) главными силами оборонял чугуевский плацдарм на фронте Печенеги, Балаклея, Бишкин.
На красноградском направлении у немцев действовал 8-й армейский корпус в составе 62-й пехотной и 454-й охранной дивизий вермахта, занимавших оборону против войск 6-й армии Юго-Западного фронта. Левый фланг 8 ак прикрывала 108-я легкопехотная венгерская дивизия. 113-я пехотная дивизия немцев была выведена в оперативный резерв командующего 6-й немецкой армией. Части 6-го армейского корпуса румын (4-я и 20-я румынские пехотные дивизии) занимали второстепенный участок обороны в районе ст. Лозовая.
К 11 мая в Харькове полностью сосредоточились 3-я и 23-я танковые дивизии и части 71-й пехотной дивизии. 211-й полк этой дивизии был выдвинут на усиление 294-й пехотной дивизии и два полка направлялись в район Балаклеи.
На подходе к Харькову находились передовые части 305-й пехотной дивизии немцев, перебрасываемой из Западной Европы. Таким образом, перед Юго-Западным фронтом к 11 мая действовали до пятнадцати пехотных дивизий и две танковые дивизии вместо предполагавшихся штабом Юго-Западного фронта двенадцати пехотных и одной танковой дивизий. Все эти семнадцать дивизий могли быть использованы противником в первые 3–4 дня нашего наступления.