Не дожидаясь подхода частей «Тотенкопфа», возглавляющая немецкое наступление панцер-гренадерская дивизия «Рейх» ночью 21 февраля начала движение в направлении Павлограда. Поскольку дивизии не требовалось прорывать прочную оборону, немцами постоянно производилась ротация батальонов на острие удара. Если предыдущее наступление возглавил 3-й батальон полка «Фюрер», то в 3.00 21 февраля на исходные позиции для атаки вышел 2-й батальон того же полка, поддержанный батальоном штурмовых орудий соединения. Командовал 2-м батальоном полка «Фюрер» Сильвестр Штадлер. Впоследствии именно он возглавил весь полк.
Первой задачей атакующих гренадеров Штадлера был захват мостов через реку Самару в районе Ново-Московска. Эту проблему решили совместной атакой с фронта и тыла. Первая проводилась силами поддержанного штурмовыми орудиями StuG III батальона, а вторая — форсировавшими реку на «швиммвагенах» (плавающих штабных автомобилях) пехотинцами. Немцам удалось прорваться через боевые порядки 101-го гвардейского стрелкового полка 35-й гвардейской стрелковой дивизии и уже к 10.00 выйти к Павлограду. Командир полка «Фюрер» Кумм назначил атаку на 13.00. Она должна была начаться с удара с воздуха по позициям советских войск в Павлограде. Атака началась точно в назначенное время. Три волны пикирующих бомбардировщиков обрушились на город. Затем на окутанные дымом позиции двинулись гренадеры при поддержке подтянувшихся танков дивизии «Рейх». К 16.00 вся южная часть города была в руках наступающих. Бои продолжились за северную часть Павлограда. В судьбе боя за Павлоград 21 февраля существенную роль сыграл тот факт, что части «Тотенкопфа» не успели выдвинуться к городу и «Рейх» действовал, по сути, в одиночку, одновременно решая задачу прикрытия фланга наступления. Контратакой частей 4-го гвардейского стрелкового корпуса при поддержке 17-й танковой бригады к 23.00 Павлоград был очищен от противника. Однако удержать город не удалось, и к утру 22 февраля полк «Фюрер» установил контроль над большей частью Павлограда.
К 21 февраля командующий 6-й армией генерал-лейтенант Ф. М. Харитонов уже начал оценивать положение как серьезное и направил 1-й гвардейский танковый корпус на «уничтожение прорвавшегося противника в Павлоград». Однако остальные соединения 6-й армии должны были наступать. 25-й танковый корпус по-прежнему нацеливался на Запорожье.
Общая обстановка была все еще крайне неустойчивой, не дававшей решительного преимущества ни одной из сторон. Выдвижение частей «Тотенкопфа» было вновь задержано. Отрезанная 106-я стрелковая бригада организовала атаку на Перещепино, которая хотя и была отбита, но задержала выдвижение на юг 3-го батальона полка «Тотенкопф». Только в 11.30 он был сменен 1-м батальоном того же полка и выдвинулся по «следам» дивизии «Рейх» в Губиниху. Достигнув населенного пункта, он повернул на параллельный движению «Рейха» к Павлограду маршрут. Одновременно дивизия Эйхе выстраивалась частью своих сил фронтом на восток. Для этого были задействованы 3-й панцер-гренадерский полк и разведывательный батальон соединения. Танковый полк «Тотенкопфа» по-прежнему боролся с тяжелыми дорожными условиями, безнадежно отстав от пехоты. Несколько танков вышли из строя вследствие столкновения друг с другом на ледяной дороге. Уныло двигавшаяся по дороге колонна танков ко всем прочим неприятностям подверглась в Перещепино атакам 106-й стрелковой бригады.
Несмотря на все трудности продвижения «Тотенкопфа», образно говоря, «по пятам» дивизии «Рейх», постепенное прибытие частей дивизии Эйхе позволили высвободить занимавшиеся прикрытием фланга наступления войска. Первым германское командование высвободило мотоциклетный батальон «Рейха», который в глубоком рейде из Павлограда на восток установил связь с 4-й танковой армией Гота в лице дивизии «Викинг». Тем самым наметилось смыкание «клещей» эсесовского корпуса Хауссера и 4-й танковой армии вермахта за спиной вышедших к Днепру частей 6-й армии Юго-Западного фронта. После вывода с позиций на фланге дивизии полк «Дойчланд» был задействован для атаки на населенный пункт Синельниково. Боевая группа Хармеля для атаки станции была собрана из 1-го и 3-го батальонов «Дойчланда», 3-го батальона полка «Фюрер» (поскольку он был оснащен полугусеничными бронетранспортерами) и двумя дивизионами артиллерии. Уже к 14.30 22 февраля боевая группа Хармеля установила контакт с частями 15-й пехотной дивизии в Синельниково. Выходом к Синельниково 2-й танковый корпус СС окончательно ликвидировал угрозу переправам на Днепре и завершал окружение вырвавшегося вперед 4-го гвардейского корпуса 6-й армии М. Ф. Харитонова. Помогали им в этом дивизии 48-го танкового корпуса 4-й танковой армии. Успеху соединений корпуса способствовал тот факт, что 1-я гвардейская армия была задержана борьбой за населенные пункты Красноармейское и Славянск. Вследствие этого прикрытие разрыва между вырвавшимися вперед соединениями 6-й армии было довольно слабым. Собственно на фланге 6-й армии была только недавно ей переданная 244-я стрелковая дивизия, занимавшая позиции по реке Самара к востоку от Павлограда. 44-я и 58-я гвардейские, 195-я стрелковая дивизия находились на марше в район Павлограда. Все это позволило 48-му танковому корпусу безнаказанно выйти на тылы 6-й армии. Наступавшая на правом (восточном) фланге корпуса 17-я танковая дивизия вермахта к 23 февраля вышла на реку Самара и захватила плацдарм в районе села Петропавловка. Вторая дивизия того же корпуса — 6-я танковая вермахта — вышла к Самаре, форсировала ее и заняла город Богуслав менее чем в 10 километрах от Павлограда. Заслон за спиной пробивавшихся к Синельниково советских дивизий стал трехслойным: с ними вела бой боевая группа Хармеля из дивизии «Рейх», позади Хармеля с частями немцев в Павлограде соединялась 6-я танковая дивизия вермахта, а уже за ней был установлен контакт с дивизией СС «Викинг». Одновременно в течение 22–23 февраля последний, 3-й панцер-гренадерский полк дивизии «Тотенкопф» сосредоточился в селе Красноармейское. Теперь все три немецкие панцер-гренадерские дивизии СС были готовы в полном составе принять участие, в сражении за Харьков.
