15-й танковый корпус 3-й танковой армии Воронежского фронта из района Мерефы нанёс удар во фланг наступающему 2-му танковому корпусу СС. После упорных боёв с частями 320-й пехотной дивизии 15-й танковый корпус и 111-я стрелковая дивизия к 2.30 25 февраля захватили северную и северо-западную окраины Новой Водолаги, а к 12.00 полностью освободили город. Войска правого крыла Юго-Западного фронта отошли на рубеж Охочае, Сахновщина, Лозовая, Барвенково, Краматорск. Командующий Юго-Западным фронтом Н. Ф. Ватутин приказал расформировать подвижную группу М. М. Попова, а соединения группы передать с 8.00 25 февраля в подчинение 1-й гвардейской армии В. И. Кузнецова. Основной задачей 1-й гвардейской армии была оборона района Барвенково.