1942年5月25日，蘇軍組建了兩個實驗性兵團，即坦克第3集團軍和坦克第5集團軍，這是一種具備強大突擊能力的機械化部隊，類似於德軍的裝甲軍。顯然蘇軍意圖透過組建大規模的機械化部隊來提高其進攻能力和對德軍裝甲部隊的反突擊能力，為其1942年的戰略反攻做準備。此前在1941年蘇軍大量組建的較小單位的坦克旅在作戰中的經驗得出，這種單位的持續突擊能力非常有限，往往在突破德軍防線後已經損失慘重，無力進行擴張，而那些騎兵部隊又缺乏重武器以擊敗德軍的步兵單位，所以迫切需要組建大編制的坦克部隊來彌補蘇軍的突擊力。

在這樣的背景下，蘇軍第5坦克集團軍得以迅速組建，該集團軍下轄3個坦克軍，擁有坦克641輛，從實力上來看這是一支擁有強大戰鬥力的“裝甲鐵拳”。但是它存在著致命的缺點，那就是大規模機械化作戰經驗的嚴重缺乏，即便是那些坦克軍也是剛剛成立的，而坦克集團軍司令部更是剛成立不久，無論是蘇軍的指揮員還是參謀人員都對於這種大編制的機械化部隊指揮方式知之甚少。要知道在去年，他們也不過才指揮一兩個坦克旅進行作戰，這連一個德軍裝甲師的規模都算不上，應該算是屬於坦克團級別的作戰指揮，現在一下子連跳兩級，直接很德軍的裝甲軍一個級別了，如何協調各單位的作戰使之成為一個整體進行作戰是蘇軍坦克指揮員最大的困難。

該坦克集團軍成立不久即投入到了對德軍夏季攻勢的反擊中去，奉命對剛剛攻佔蘇聯南部重鎮沃羅涅日的德軍第48裝甲軍發起進攻，斯大林希望這支強大的坦克集團軍可以趁德軍步兵沒有趕到之前，切斷德軍這個過度延伸的裝甲矛頭。然而事與願違，第5坦克集團軍由於缺乏經驗，各坦克軍各自進攻毫無協同可言，不僅未能達成突破，反而被趕到的德軍步兵單位和其裝甲單位協同發起反擊，導致蘇軍一部分兵力被包圍。斯大林對於坦克第5集團軍的表現非常不滿，於7月15日下令解散第5坦克集團軍司令部，將該集團軍司令利久科夫降為坦克軍軍長。

利久科夫奉命去尋找深陷包圍的2個坦克旅，以期率領他們突圍，他在乘坐一輛Kv重型坦克衝過德軍封鎖線時被德軍反坦克炮擊中，隨即陣亡。利久科夫的能力並非平庸，他在1941年的莫斯科保衛戰中有著傑出表現，成為第一批獲得“蘇聯英雄”稱號的人之一，他是蘇軍在機械化作戰上過快挺進的犧牲品。

1942年6月28日，德軍發起“藍色1號”行動，蘇軍稱之為沃羅涅日-伏羅希洛夫格勒戰役，

蘇軍參戰兵力如下

布良斯克方面軍：第13 第40集團軍，坦克第1、4、16、17和第24軍，共有坦克1016輛

西南方面軍：第21、28和第38集團軍，坦克第13、14、22、23軍，共有坦克673輛

南方面軍：第9和37集團軍，共有坦克110輛

蘇軍共171.5萬人，裝備2959輛坦克-可使用2300輛、1.65萬門火炮和迫擊炮、758架飛機

德軍參戰兵力如下

A集團軍群：第1坦克集團軍和第17集團軍

B集團軍群：第2和第4坦克集團軍、第6集團軍以及匈牙利第2集團軍

共125萬人（含僕從國軍隊30萬人），裝備1635輛坦克-可使用1327輛、1.7萬門火炮和迫擊炮、1640架飛機

沃羅涅日-伏羅希洛夫格勒防禦戰役

到7月3日日終，蘇軍第40 和第21集團軍已經完全失去戰鬥力，第28集團軍也無法組織起有效的防禦，布良斯克方面軍之前的5個坦克軍基本只剩空殼。為此，斯大林只能寄希望於脆弱的預備隊集團軍可以阻止德軍沿頓河的推進，並以自己手中最後的坦克大軍-初出茅廬的坦克第5集團軍可以將德軍一一擊退。將這樣一個重要任務交給坦克第5集團軍，不僅僅是它為最強大的坦克部隊，而且該集團軍司令利久科夫在斯大林心目中是一位英勇能幹的指揮員。1941年8月，時任莫斯科機車化步兵第1師師長的他榮立戰功並在8月5日獲得蘇聯英雄稱號，之後在莫斯科會戰中依然表現得英勇頑強。

坦克第5集團軍1942年6月組建於莫斯科軍區，直屬最高統帥部大本營。轄有下述部隊

坦克第2軍：坦克第26、27和第148旅和機車化步兵第2旅。共有坦克183輛（26輛KB-1和88輛T-34）

坦克第11軍：坦克第53、59和160旅，機車化步兵第12旅。共有坦克181輛（24輛KB-1）

坦克第19旅:65輛坦克-44輛T-34

步兵第340師

輕炮兵第611團，近衛火箭炮兵第66團

7月2日，得到坦克第7軍（近衛坦克第3旅，坦克第62和87旅，機車化步兵第7旅；坦克212輛-33輛KB-1和96輛T-34）的加強後，該集團軍自7月6日起參加了在沃羅涅日方向的防禦交戰。此時，該集團軍共擁有641輛坦克（83輛KB-1型、228輛T-34）。

1942年蘇軍的KB坦克

布良斯克方面軍司令戈利科夫還將巴拉諾夫指揮的近衛騎兵第1軍也交給該集團軍指揮。方面軍命令利久科夫的坦克第5集團軍向姆良斯克（沃羅涅日西北38千米）和霍霍爾（沃羅涅日西南56千米）發起進攻，切斷突破至頓河的德軍坦克集團交通線，同時對德軍後方採取行動，破壞其渡過頓河的企圖，並且協助在卡斯托爾諾耶地域作戰的第30集團軍部隊後撤。

利久科夫覺得無法理解布良斯克方面軍司令部指揮行動的邏輯，他在7月3日發電報給派駐布良斯克方面軍的大本營代表華西列夫斯基，不過沒有迴音。

坦克第5集團軍司令利久科夫少將

反突擊發起時，這個坦克集團軍的許多部隊仍在趕往預定集結地區途中，這些陸續到達的坦克旅只能零星的投入戰鬥。坦克第7軍在7月5日晚上趕到了預定地點，而坦克第11軍和第2軍直到7月7日凌晨2點與上午10點才分別趕到它們的集結地。儘管如此，利久科夫還是命令坦克第7軍在7月6日清晨6點發起進攻，雖說只有4.5個小時的準備時間。

7月6日清晨6時，坦克第7軍以2個坦克旅匆匆發起進攻，使得德軍第11裝甲師的1個戰鬥群向後撤退。然而羅特米斯特羅夫的進攻幾乎沒有得到任何支援。7月7日清晨，蘇軍再次開始進攻，這次除了坦克第7軍還有坦克第11軍的50輛坦克。戰鬥到7月8日，蘇軍迫使德軍後撤了6千米，然而之後由於沒有制空權以及進入沼澤地帶，逐步失去了突擊勢頭。

7月9日，坦克第5集團軍再次發動進攻，這次出動了坦克第7軍的100輛坦克和坦克第11軍的163輛坦克。面對德軍的頑強防禦，蘇軍無法取得進展。7月10日，，蘇軍3個坦克軍再度發起進攻，就遭受嚴重損失，但沒有任何進展。之後，它們向東橫向移動，試圖繞過德軍防禦，並在7月11日又一次發起進攻，但這場突擊依然顯得虛弱無力。此時，3個坦克軍實力已經不到原建制的一半。

德軍轟炸機群

7月12日，德軍以2個裝甲師發起反衝擊，共向蘇軍坦克第7軍和坦克第11軍結合部，深入蘇軍防禦縱深5千米。隨即轉身向東，包抄坦克第7軍和坦克第2軍，迫使蘇軍後撤。7月1日，蘇軍坦克第2軍坦克第26旅的反擊成功阻止了德軍的推進。

7月15日，戰鬥逐漸平息，坦克第5集團軍損失7929人，坦克徹底報廢261輛，此外還損失81門火炮、49門迫擊炮、300挺機槍和120輛汽車。該集團軍不得不撤往科貝利亞斯諾瓦河，在那裡轉入防禦。集團軍聲稱殲敵1.892萬人，擊毀德軍坦克317輛。這個資料顯然有些誇大，當然該集團軍的行動確實給德軍第9和第11裝甲師造成重創卻是不爭的事實。

德軍PzKpfw IV坦克

顯然對於坦克第5集團軍的行動很不滿意，斯大林在7月15日下令解散該集團軍，原所轄部隊轉隸布良斯克方面軍和沃羅涅日方面軍，而原集團軍司令利久科夫貶為坦克第2軍軍長。7月23日，利久科夫在前線作戰犧牲。2018年2月15日，他被追授朱可夫勳章。

沃羅涅日-伏羅希洛夫格勒戰役於7月24日結束。整個戰役蘇軍損失568347人-純減員370522人，損失輕武器48.86萬件、2436輛坦克和自行火炮、1371門火炮和迫擊炮以及783架飛機。德軍稱自身損失7.06萬人