На начальном этапе Валуйско-Харьковской наступательной операции (2 февраля - 3 марта 1943 года) 184 стрелковая дивизия в резерве командующего 3 танковой армией следовала за левым крылом армии на линии частей 2-го эшелона. К исходу 3 февраля 1943 года дивизия сосредоточилась в районе села Водяное, 4 февраля следовала маршем к селу Новая Александровка Великобурлукского района Харьковской области. 5 февраля 1943 года положение на правом фланге армии осложнилось: развернувшиеся в районе Белый Колодезь пехота и танки дивизии «Дас Райх» нанесли контрудар в направлении Ольховатка, Великий Бурлук. В течение всего дня части правофланговой 48 гвардейской стрелковой дивизии вели упорные бои на фронте от Новой Александровки до Приколотного. Для парирования удара противника командующий 3 танковой армией генерал-лейтенант Рыбалко П.С. принял решение ввести в бой 184 стрелковую дивизию при поддержке 179 отдельной танковой бригады и 1245 истребительно-противотанкового артполка, а остальными силами армии продолжать выполнять ранее поставленную задачу. 6 февраля на правом фланге 3 танковой армии продолжались ожесточенные бои. Части 48 гвардейской стрелковой дивизии при поддержке 179 отдельной танковой бригады и передовых отрядов 184 стрелковой дивизии отражали атаки частей дивизии «Дас Райх» в общем направлении на Великий Бурлук. В районе совхоза Серый Яр Бурлуцкого (ныне Чугуевского) района Харьковской области 616 артиллерийский полк 184 стрелковой дивизии на марше был внезапно атакован 30 танками противника. Действуя смело и решительно, дивизионы полка развернули свои батареи и немедленно открыли огонь по атакующим танкам. В результате боя танковая атака противника была отбита, противник потерял подбитыми 6 танков.

7 и 8 февраля части дивизии «Дас Райх» продолжили атаки в прежнем направлении на Великий Бурлук против 184 стрелковой дивизии, усиленной 179 отдельной танковой бригадой. 9 февраля атаки «Дас Райха» в направлении Великого Бурлука прекратились, немецкие части начали отступать на западный берег Северского Донца. 10 февраля 1943 года передовые соединения 3 танковой армии вышли на подступы к городу Харькову. К исходу дня 184 стрелковая дивизия с 179 отдельной танковой бригадой сдали свой участок обороны подошедшей 180 стрелковой дивизии 69 армии и двинулись маршем в направлении села Артемовка Печенежского района Харьковской области. Около полудня 10 февраля 1943 года в войска армии были разосланы частные боевые приказы, содержащие план штурма Харькова. 184 стрелковая дивизия наступала в общем направлении поселков Старый Салтов, Фрунзе, имея задачей к исходу 11 февраля занять рубеж Фрунзе, Кутузовка для последующей атаки на Харьков с северо-востока. 11 февраля войска 3 танковой армии, преодолевая упорное сопротивление противника, медленно продвигались вперед с целью занять исходное положение для последующего удара на Харьков. К исходу дня 12 февраля 184 стрелковая дивизия вышла в район поселка Сороковка. На протяжении последующих двух дней части 3 танковой армии с переменным успехом вели бои на подступах к Харькову. Упорное сопротивление противника и ввод им в бой свежих резервов не позволили добиться полуокружения Харькова и одновременного удара на Харьков с северо-востока, востока, юго-востока, юга и юго-запада.