德軍統帥部在1942年春季奪得蘇德戰場的戰略主動權后，決心利用有利形勢加緊進行夏季進攻的準備，并于6月初制訂了為在蘇德戰場南翼發動攻勢而首先采取的兩個大規模進攻戰役計劃，即沃羅涅日進攻戰役和坎捷米羅夫卡進攻戰役，統稱“藍色”行動。此時，蘇德戰場南翼已移至奧廖爾以東、沃羅涅日、米列羅沃、羅斯托夫，以及亞速海東岸一線。

沃羅涅日戰役，預定在向心方向實施兩個突擊行動：一個從庫爾斯克東北地域向沃羅涅日突擊，代號“藍色1號”；另一個從沃爾昌斯克向奧斯特羅戈日斯克方向實施突擊，代號“藍色2號”。德軍企圖通過此役粉碎沃羅涅日方向上防御的蘇軍集團，將其圍殲于舊奧斯科爾以西地區，前出到沃羅涅日至新卡利瓦特地段的頓河一線，并在頓河東岸占領登陸場。坎捷米羅夫卡戰役，代號“藍色3號”，則預定在德軍推進到沃羅涅日地區以后開始。

根據制訂的計劃，德軍實施第一個戰役的突擊集團于6月下半月在庫爾斯克東北地區和哈爾科夫東北地區基本完成集結和展開。與此同時，在頓巴斯也開始集結兵力，準備實施第二個戰役。

為了保證夏季進攻戰役的順利實施，德軍統帥部從德國、法國以及蘇德戰場其他方向抽調約29個師的兵力加強沃羅涅日方向的突擊力量。

這樣，德軍南方集團軍群的集團軍總數增加至8個。此外，羅馬尼亞第三集團軍也正在向烏克蘭調動。

為適應在西南方向實施重點進攻的需要，德軍統帥部在夏季進攻前夕，對德軍東線部隊的指揮結構進行了調整。德軍南方集團軍群被分為B、A兩個集團軍群：B集團軍群由博克元帥指揮，下轄德軍第四裝甲集團軍，第二、第六集團軍和匈牙利第二集團軍；A集團軍群由利斯特元帥指揮，下轄德軍第二十一裝甲集團軍、第十七和第十一集團軍，以及意大利第八集團軍。這次改編于7月上旬最后完成。在B集團軍群中又建立了由德軍第二集團軍、第四裝甲集團軍和匈牙利第二集團軍組成的“魏克斯”集團軍級集群。

截至1942年6月底，德軍在蘇德戰場的兵力總共達11個野戰集團軍、4個裝甲集團軍、3個戰役集群，共計230個師又16個旅，共560萬余人、9000多門火炮、3700輛坦克和3200余架作戰飛機。

德軍最大的重兵集團A、B兩個集團軍群，配置在蘇德戰場西南方向。這里展開了當時德軍在蘇德戰場上的37％以上的步兵團和騎兵團，53％左右的裝甲和摩托化部隊。這兩個集團軍群的編成內共97個師90萬余人、1200輛坦克、1.7萬余門火炮、1640架作戰飛機。與德軍部隊相對峙的蘇軍，在人員和坦克的數量上與德軍大致相等，但飛機、火炮較德軍落后。

蘇軍經過5月和6月的數次戰役后，尚未獲得時間進行補充休整和調整部署。6月底，蘇軍在蘇德戰場北段和中段的部署基本未變，南翼較之5月初稍有變動。蘇軍撤銷了西方向、西南方向、北高加索方向的指揮部，布良斯克方面軍、西南方面軍和南方面軍改由蘇軍最高統帥部直接指揮。布良斯克方面軍、西南方面軍和南方面軍的任務是固守現有陣地，在沃羅涅日、斯大林格勒和高加索方向組織防御。新組建的高加索方面軍負責掩護亞速海和黑海東岸。西方向和西北方向的蘇軍部隊，基本任務是改善現有態勢，牽制德軍兵力。

6月28日，德軍發起侵蘇戰爭第二年的夏季進攻。德軍B集團軍群的“魏克斯”集群向蘇軍布良斯克方面軍左翼突擊，從蘇軍第十三集團軍和第四十集團軍的接合部突破了蘇軍防御。6月30日，德軍第六集團軍從沃爾昌斯克地區發起進攻，突破了蘇軍第二十一、第二十八集團軍的防御。至7月2日，德軍突破蘇軍布良斯克方面軍左翼和西南方面軍右翼的防御，并向縱深推進約80千米，給蘇軍造成了前出頓河、占領沃羅涅日的威脅。

為阻止德軍進攻，蘇軍最高統帥部將大本營預備隊中的3個集團軍調至頓河地區，并將新編第五裝甲集團軍集中到北面的耶列茨地區，對進攻沃羅涅日的德軍集團后方和翼側實施反突擊。蘇軍第五裝甲集團軍的反突擊，迫使德軍統帥部將沃羅涅日地域的突擊集團分兵北調，從而削弱了德軍對沃羅涅日的進攻。蘇軍的反突擊措施，雖然降低了德軍的推進速度，但德軍仍于7月6日楔入沃羅涅日。

為便于指揮在沃羅涅日方向作戰的部隊，蘇軍最高統帥部于7月7日將布良斯克方面軍左翼各集團軍編為沃羅涅日方面軍，并賦予其肅清頓河東岸德軍并扼守東岸的任務。

此時，德軍向沃羅涅日方向的進攻雖被制止，但這個方向的形勢仍十分危急。布良斯克方面軍和西南方面軍的防御地帶正面約300千米、縱深150至170千米被德軍突破，德軍已前出到頓河，并在沃羅涅日以西強渡了該河，由北向南對蘇軍西南方面軍右翼實施深遠迂回，從而對西南方面軍和南方面軍后方構成極大威脅。

德軍統帥部決定沿向心方向分兩路向坎捷米羅夫卡實施突擊。

7月7日，德軍A集團軍群第一裝甲集團軍展開進攻，防守頓巴斯的蘇軍南方面軍右翼和中央的部隊有組織地向東南實施后撤。同日，德軍第六集團軍強渡黑卡利特瓦河，向東南發展進攻。至7月11日，進入頓河大彎曲部，從東北和東面包圍了蘇軍西南方面軍主力。蘇軍被迫在坎捷米羅夫卡以南和西南苦戰。由于駐卡拉奇的西南方面軍指揮部從7月7日起同所屬部隊大部失去聯系，蘇軍統帥部決定西南方面軍中央和左翼部隊轉隸南方面軍。

德軍前出頓河中游后，希特勒命令第四裝甲集團軍轉隸A集團軍群，從斯大林格勒方向轉向羅斯托夫方向推進，以便對蘇軍南方面軍實施更大合圍。

7月15日，德軍第四裝甲集團軍先頭部隊已前出到莫羅佐夫斯克和米列羅沃地區，德軍第一裝甲集團軍先頭部隊則前出到卡緬斯克地區，蘇軍南方面軍在頓河西岸的情況日益嚴重。

為免遭合圍，蘇軍統帥部決定將南方面軍從頓巴斯撤過頓河，協同北高加索方面軍部分兵力在上庫爾莫亞爾斯卡亞至巴加耶夫斯卡亞一帶的頓河東岸，以及羅斯托夫以北接近地組織防御。7月15日，蘇軍南方面軍開始后撤。7月23日，德軍第一裝甲集團軍楔入羅斯托夫，守衛該市的蘇軍第五十六集團軍退至頓河東岸。至24日，南方面軍主力已撤至頓河東岸。

6月28日至7月24日，蘇軍在沃羅涅日方向和頓巴斯進行的防御戰役以失利告終，防御部隊在德軍突擊下被迫后退150至400千米。

德軍突破布良斯克方面軍和西南方面軍的防御后，推進到頓河大彎曲部，攻占了重要戰略據點羅斯托夫，強渡了頓河下游，從而對斯大林格勒和北高加索構成直接威脅。

蘇軍最高統帥部對德軍1942年夏季攻勢主要突擊方向判斷失誤，又無法及時調整部署做好防御準備，結果遭到失利。但是，德軍合圍并殲滅蘇軍西南方面軍和南方面軍的基本目的并未達到。蘇軍經過頑強抵抗，被迫后撤，隨后進行了具有重大意義的斯大林格勒會戰，以及高加索會戰。