A második harkovi csata a második világháború alatt a keleti hadszíntéren lezajlott ütközet volt a szovjet Vörös Hadsereg és a német Wehrmacht között. A németek ekkor óriási vereséget mértek a rosszul vezetett vörös erőkre. A bolsevik veszteségek majdnem 1:10-hez alakultak.

Az 1942. május 12–28. között zajló harccselekmények célja szovjet részről a több mint fél éve német megszállás alatt tartott Harkov felmentése, német részről pedig a támadás megállítása, a szovjet erők felszámolása és az újabb támadó hadműveletek előkészítése volt a kaukázusi olajmezők felé. A szovjet csapatok a győztes moszkvai csata után egyszerre több ellentámadásba kezdtek északon és délen, de a németek a rossz szovjet felderítésnek köszönhetően Harkov térségében két hét alatt megállították őket, majd óriási vereséget mértek a rosszul vezetett vörös erőkre.

A veszteségek majdnem 1:10-hez alakultak, ezután a német hadsereg útjára indíthatta a Kék tervet, amely a sztálingrádi csatába torkollott. Az északi offenzívasorozat a rzsevi térségben szinte állóháborúvá változik, Szmolenszk és Vityebszk felé azonban némi teret nyernek.

A szovjet támadás 1942. május 12-én 6:30-kor indult. Egy órás tüzérségi támadás és egy 20 percig tartó légitámadás után a szovjetek megkezdték a német állások átkarolását, de olyan heves ellenállásba ütköztek, hogy kénytelenek voltak a seregük második különítményét is a csatasorba állítani. A harc a leghevesebb Nepokritaia falu mellett volt, ahol a németek három ellentámadást is megkíséreltek a nap folyamán. Ennek ellenére a szovjetek estére több mint 10 kilométert haladtak előre. A szovjet hadvezéreket azonban meglepte, hogy nem csak egy német hadosztállyal állnak szemben, mint kémeik jelentették, hanem sokkal többel. A csata folyamán egy német tiszt is a szovjetek fogságába került, aki bevallotta, hogy a németeknek tudomásuk van a haditervről.

Harkov védelméért mozgósítottak három hadtestet, amellyel szemben azonban a szovjetek ereje gyenge volt. Feodor von Bock azonban arra kérte Paulust, hogy várja meg a megfelelő méretű légi támogatást, addig ne lépjen ellentámadásba, de Paulus kénytelen volt mégis támadást indítani, mert a szovjetek 20 km-re Harkovtól áttörték a német vonalakat, ezzel komoly fenyegetést jelentve a városra.

A csata első 72 órájában a németek nagy nyomás alatt voltak, de Paulus parancsot adott csapatainak az állások tartására. Május 14-re a szovjetek már nagy mértékben előrehaladtak, de a németek keményen védekeztek, néhány szovjet hadtestet annyira megtizedeltek, hogy azokat ki kellett vonni a harcból. A németek ellentámadási kísérleteit csak a szovjet tankok rohamai tudták megtörni és a németeknek sokkal kisebb veszteségeik voltak, mint a szovjeteknek. Amikor a német légierő is működésbe lépett, egyes szovjet hadtestek kénytelenek voltak védekezésbe átmenni.