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.

15 февраля вышедшие в назначенные исходные районы для атаки на Харьков войска 3 танковой армии приступили к штурму города. 62 гвардейская стрелковая дивизия ночным ударом овладела поселком Основа и ворвалась с юга в Харьков, для развития успеха дивизии были приданы 179 отдельная танковая бригада и стрелковый полк 184 стрелковой дивизии. Части 6 гвардейского кавалерийского корпуса воспользовались ослаблением атак противника со стороны Харькова и попытались прорваться на север, однако атаки были немцами отбиты, и к исходу дня 6 гвардейский кавкорпус вел бои на рубеже Моськовка—Борки; на помощь ему были направлены основные силы 184 стрелковой дивизии. Бои носили исключительно упорный характер, части армии отмечали, что «гитлеровцы бьются до последнего патрона и в плен не сдаются». В продолжавшихся ночью с 15 на 16 февраля и утром 16 февраля боях сопротивление противника в Харькове было сломлено, к 10 часам утра войска 3 танковой армии вышли к центру Харькова. К исходу дня 16 февраля 184 стрелковая дивизия вышла в район села Миргороды (Змиевский район, Харьковская область) южнее Харькова.

После взятия Харькова соединения 3 танковой армии были сильно переутомлены беспрерывными боями, длившимися с 14 января, и понесли значительные потери в личном составе, боевой и вспомогательной технике. В связи с этим командование армии поставило перед Военным Советом Воронежского фронта вопрос о предоставлении армии хотя бы небольшой передышки. Однако командующий войсками Воронежского фронта отклонил предложение командования армии. Заняв город Харьков, войска 3 танковой армии, преодолевая сопротивление арьергардов противника, медленно продвигались на запад, производя в то же время перегруппировку для планировавшегося наступления на Полтаву. К исходу 23 февраля 184 стрелковая дивизия и 6 гвардейский кавкорпус вышли в район сел Ордовка, Подкопай, Рябухино (Нововодолажский район, Харьковская область). К этому времени резко осложнилась обстановка на фронте левого соседа 3 танковой армии — 6 армии Юго-Западного фронта: противник перешел в контрнаступление и, прорвав оборону, занял города Красноград, Лозовая, Барвенково Харьковской области и продолжал развивать успех в северо-восточном направлении. В этой связи перед 3 танковой армией была поставлена новая задача: прекратить подготовку к наступлению на Полтаву, с выходом в полосу своих действий частей 69 армии передать им занятые рубежи и форсированным маршем занять район городов Карловка Полтавской области – Красноград Харьковской области.

24 февраля решением Ставки Верховного Главнокомандования была создана «Южная группа» в составе 6 гвардейского кавкорпуса, 184, 219 и 350 стрелковых дивизий и 201 отдельной танковой бригады, получившая задачу «…к исходу 24 февраля уничтожить противостоящего противника и овладеть Козачий Майдан, Шляховая, Ленинский Завод в готовности к 12.00 25 февраля овладеть поселком Кегичёвка (районный центр Харьковской области)». На протяжении 24–27 февраля 1943 года войска 3 танковой армии и «Южной группы» вели ожесточенные бои и медленно продвигались по направлению к Карловке, Краснограду и Кегичёвке. 184 стрелковая дивизия 26 февраля вела ожесточенные бои, отбивая танковые атаки противника, в районе города Лозовая Харьковской области УССР. Между тем кризис на фронте 6 армии продолжал усугубляться. Директивой Ставки Верховного Главнокомандования с 22 часов 28 февраля 3 танковая армия передавалась Юго-Западному фронту, имея задачей нанесение флангового удара по наступающему противнику.

Вечером 28 февраля 1943 года командование армии приняло решение: армия частью сил переходит к обороне на достигнутых рубежах, все танковые соединения и часть пехоты сводятся в оперативную группу под командованием командира 12 танкового корпуса генерал-майора Зиньковича. Отданные приказы предписывали: 184 стрелковой дивизии в составе ударной группы генерал-майора Зиньковича к исходу 1 марта сосредоточиться в районе Шляховая, Бессарабовка, Ново-Парафиевка Кегичевского района и с утра 2 марта перейти в наступление в направлении Мироновка, Петровский, Лозовенька (Балаклейский район, Харьковская область). 28 февраля 15 танковый корпус совместно с 184 стрелковой дивизией и 265 гаубичным артиллерийским полком вышел на рубеж южной окраины Россоховатое — Кегичевка, чтобы не допустить прорыва пехоты и танков вдоль шоссе, идущего из Краснограда на Кегичевку. Только что прибывшие войска подвижной группы немедленно приступили к оборудованию в инженерном и огневом отношении рубежей обороны. Все пушечные батареи стрелковых дивизий были поставлены в боевые порядки пехоты на открытые огневые позиции для стрельбы прямой наводкой по танкам и бронетранспортерам противника. Кроме того, в 200 метрах сзади стрелковых рот были размещены 30 танков для ведения огня из укрытий. Наступила ночь. Усилился мороз, но воинам генерала Зиньковича не приходилось помышлять об отдыхе и сне. Всю ночь они оборудовали занимаемые позиции. В промерзшей земле солдаты успели отрыть окопы не полного профиля и щели, а кое-где глубина ходов сообщения составляла 40—50 сантиметров. Артиллеристы оборудовали огневые позиции, а танкисты успели оборудовать укрытия для своих танков. Саперные подразделения установили на танкоопасных направлениях и впереди огневых позиций 76-миллиметровых орудий противотанковые мины. Вернувшаяся в 3 часа 1 марта разведка доложила о сосредоточении большого количества танков, бронетранспортеров и автомашин в районе города Краснограда.

С утра 1 марта 1943 года противник нанес массированный бомбовой удар по боевым порядкам подвижной группы войск 3 танковой армии. «Юнкерсы» шли волна за волной, сбрасывая десятки бомб на позиции советских войск и населенные пункты. Особенно сильный удар был нанесен по Кегичевке, Шляховому и Алексеевскому. Больше 40 минут неистовствовали фашистские бомбардировщики. Облака дыма, пыли окутали все вокруг. В населенных пунктах возникли пожары. Но воины подвижной группы не дрогнули. В 8 часов 55 минут части танковой дивизии СС «Адольф Гитлер» и 6-й танковой дивизии под прикрытием сильного огня своей артиллерии перешли в наступление. Из района Краснограда и севернее на Кегичевку, Россоховатое и Казачьи Майданы двинулись фашистские танки и штурмовые орудия, за ними — мотопехота на бронетранспортерах и автомашинах. В 9 часов 40 минут танки и мотопехота танковой дивизии СС «Адольф Гитлер» подошли к переднему краю обороны. На фронте от Казачьих Майданов до Кегичевки развернулось более 80 танков и штурмовых орудий и до двух полков мотопехоты. На всем 80-километровом участке обороны завязались ожесточенные бои. Несмотря на большое превосходство противника в силах и средствах, части и соединения подвижной группы стойко отражали его натиск. Сильные бои разгорелись на левом фланге — в полосе обороны 15 танкового корпуса и 184 стрелковой дивизии. На фронте Россоховатое — Кегичевка наступало 40 танков и штурмовых орудий и до полка мотопехоты. Гаубичные батареи 265, 616 артиллерийских полков и 120-миллиметровые минометные батареи 184 стрелковой дивизии открыли заградительный огонь с закрытых огневых позиций. Но фашистские танки и бронетранспортеры с пехотой, маневрируя на местности, быстро приближались к переднему краю обороны наших войск. В 10 часов 25 минут 10 танков и несколько бронетранспортеров вплотную подошли к юго-западной окраине Кегичевки и открыли сильный огонь с места.

Первая атака танковой дивизии СС «Адольф Гитлер» была отражена. Однако вскоре после мощного огневого налета противник вновь двинулся вперед. До 16 часов части и соединения подвижной группы 3-й танковой армии вели упорные бои против превосходящих сил врага, отразив еще две атаки его пехоты и танков. Не добившись успеха, фашистское командование усилило свою группировку войск и в 17 часов ввело в бой 320-ю пехотную дивизию. Противник нанес сильные удары по флангам подвижной группы советских войск. До наступления темноты части 184 стрелковой дивизии дважды отбрасывали фашистов в исходное положение. Но к концу дня врагу удалось обойти с севера и юга части подвижной группы и выйти на рубеж Казачьи Майданы — Шляховая — совхоз «Коммунарка» и замкнуть кольцо окружения. Таким образом, сосредоточить ударную группу к назначенному времени начала наступления не удалось. Вышедшие в район сосредоточения части практически не имели горючего и боеприпасов. Командующий подвижной группой 3 танковой армии генерал Зинькович принял решение организовать круговую оборону занимаемого района боевых действий. К утру 2 марта 184 стрелковая дивизия, оборонявшаяся в районе сел Парасковия, Шляховая, под ударом противника в течение дня 1 марта отошла главными силами в район поселка Ленинский Завод Кегичёвского района. В 8 часов 45 минут 2 марта противник начал атаку. На Россоховатое двигалась танковая дивизия CG «Адольф Гитлер», на совхоз «Коммунарка» и север нее — части 320-й пехотной дивизии, усиленные 30 танками. Две дивизии противника наносили встречный удар, стремясь расчленить войска подвижной группы на две части и затем уничтожить каждую из них в отдельности. Позиции подвижной группы в районе Россоховатого атаковало до 40 танков и штурмовых орудий и до двух батальонов пехоты.

К исходу 2 марта 1943 года положение частей и соединений группы было крайне тяжелым. Кончались боеприпасы к стрелковому оружию и артиллерийским орудиям и минометам. Оставшиеся в строю 22 танка имели ползаправки горючего и полбоекомплекта боеприпасов. Около 22 часов 2 марта была получена шифровка с приказом командующего 3 танковой армией: под прикрытием ночной темноты оторваться от противника и выйти в район Тарановка, Рябухино, Охочее. 184 стрелковая дивизия двигалась во втором эшелоне за 12 танковым корпусом. В 23 часа 50 минут 2 марта поднялась сильная пурга. Это значительно облегчило выход из боя войск подвижной группы. К 4 часам 3 марта соединения группы, оторвавшись от противника, перешли в наступление в направлении Лозовой. Попытка прорваться через Лозовую успехом не увенчалась, и войска группы были вынуждены обходить Лозовую справа. «Противнику удалось сильным артминометным огнем вывести из строя большое количество автомашин и орудий частей группы. Большое количество автомашин, орудий и несколько танков были уничтожены в пути движения из-за отсутствия горючего. Попытка буксировать орудия и автомашины за танками не увенчалась успехом, так как глубокий снежный покров и целый ряд глубоких балок с крутыми подъемами не давал возможности двигаться ввиду перегревов моторов. Радиостанции соединений прекратили работу после первого боя с противником, так как часть из них была выведена из строя полным уничтожением, а часть имела повреждения. Попытки установить связь с соединениями группы через офицеров связи на танках также успеха не имели». К утру 5 марта соединения «группы Зиньковича» основными силами вышли к войскам армии в районе Охочее, Рябухино. «…Части потеряли в основном материальную часть транспортных машин и тяжелое оружие. Соединения и части, вышедшие из боя, были небоеспособны и нуждались в доукомплектовании, для чего решением командарма были выведены в войсковой тыл, где и занялись приведением себя в порядок».

Таким образом, в результате ожесточенных боев в районе Шляховой, Кегичевки и Алексеевского части и соединения, входившие в состав подвижной группы 3 танковой армии, сковали две танковые и две пехотные дивизии противника, которые имели в своем составе более 200 танков и штурмовых орудий, помогли главным силам своей армии выиграть драгоценное время для организации обороны на рубеже Камышеватое — Староверовка — Охочее — Тарановка и не позволили противнику с ходу развить наступление в северном направлении к реке Мжа. В этих тяжелых боях войска подвижной группы 3 танковой армии подбили и сожгли 52 танка, 40 бронетранспортеров, 70 автомашин и 10 орудий противника. Понесли большие потери и войска подвижной группы 3 танковой армии. Во время выхода из окружения в плен попал командир 184 стрелковой дивизии полковник Койда Самуил Трофимович, который впоследствии служил в РОА генерала Власова, что легло черным пятном на дивизию. 3 танковая армия фактически утратила возможность вести активные наступательные действия и с 24 часов 3 марта 1943 года была передана из состава Юго-Западного фронта вновь в состав Воронежского фронта, имея задачей не допустить прорыва противника в Харьков.

После перегруппировки части 184 стрелковой дивизии в составе 3 танковой армии Воронежского фронта принимали участие в Харьковской оборонительной операции (4-25 марта 1943 года). В ходе оборонительных боев на подступах к Харькову, уличных боев в городе и последующего прорыва из окружения соединения 3 танковой армии понесли тяжелые потери. Когда 15-16 марта частям 3 танковой армии удалось выйти из окружения, в ее составе насчитывалось всего 22 танка. Из состава 184 стрелковой дивизии из окружения вышло около 150 человек. По состоянию на 17 марта 1943 года большинство штатных частей и соединений 3 танковой, в том числе 184 стрелковая дивизия, были отведены на 15–30 км от переднего края для восстановления и доукомплектования. Архивы дивизии за 1943 год, видимо, погибли, поэтому все не вышедшие из окружения числятся пропавшими без вести в 1942 году.