当希特勒和他的将军们为“堡垒”计划争吵不休的时候,苏军也在计划下一步的行动。沃罗涅日方面军司令瓦图京大将主张发动一场先发制人的进攻,以打乱德军的进攻准备并夺回在哈尔科夫战役中失去的战略主动权,斯大林本人也倾向于这一方案,而朱可夫、华西列夫斯基等则认为苏军应先保持防御状态,以坚强的防御消耗掉德军进攻能量,摧毁其装甲兵力,然后再发动反攻。此时,根据前线的侦查和间谍情报都预示德军将对库尔斯克突出部的苏军展开大规模进攻,在四月十二日的一次会议上,斯大林最终被说服,采纳了朱可夫的计划。于是苏军开始在库尔斯克转入了积极的防御准备。
前前沿阵地,苏军精心地设计他们的防御,构筑了数道防线,防御纵深超过一百英里,整个防御体系由大量互相紧密配合的战壕、铁丝网、反坦克火力点和反坦克沟壕以及雷区组成,在德军最可能的进攻方向上,聚集了大量的兵力和火力。
在库尔斯克突出部北部,正对着德中央集团军群方向的是罗科索夫斯基的中央方面军,包括第七十集团军、第十三集团军、第四十八集团军、第六十集团军、第六十五集团军以及第二坦克集团军,总兵力达七十一万一千人,一万一千门大炮和迫击炮,一千七百八十五辆坦克和自行火炮。由于苏军认为强大的德中央集团军群会担当此次德军的主攻,苏军在这个方向的力量也是最强的,朱可夫元帅也亲自在此坐镇指挥。
在库尔斯克突出部南部,面对德南方集团军群的是瓦图京的沃罗涅日方面军,下辖第六近卫集团军、第七近卫集团军、第四十集团军、第三十八集团军、第六十九集团军、第一坦克集团军以及步兵第三十五军,总兵力六十二万五千人,八千七百一十八门大炮和迫击炮,一千七百零四辆坦克和自行火炮。
在中央方面军和沃罗涅日方面军的后方是科涅夫的草原方面军,它的任务是当前方两个方面军形势吃紧时,向它们提供增援,而一旦库尔斯克防线被德军突破,它将成为最后一道防线,而当苏军转入反攻时,它将提供新鲜的兵力。该方面军辖近卫第四集团军、第五集团军、第二十七集团军、第四十七集团军、第五十三集团军、近卫第五坦克集团军、近卫第三集团军、第五骑兵军、第七骑兵军、近卫第四坦克军、近卫第一机械化军、第三机械化军,总兵力为五十七万三千人,八千五百一十门大炮和迫击炮,一千六百三十九辆坦克和自行火炮。
就本次战役战备而言,库尔斯克战役比以往任何一次大规模反攻战役的准备都好,在莫斯科会战时,苏军只有十七个兵力不多的诸兵种合成集团军参加,没有坦克集团军;在斯大林格勒战役时,参战部队增加到十四个诸兵种合成集团军,一个坦克集团军和几个坦克军;而在库尔斯克战役时,共有二十二个强大的诸兵种合成集团军,五个坦克集团军和六个空军集团军以及大量远程航空兵部队参加。苏军三个方面军对德国第九集团军和第二集团军、第四装甲集团军和肯普夫集群在兵力上占优势,同时在坦克上也占优势,防御纵深达三百公里,另外还可以得到空军约两千九百架飞机支援。在兵力构成上,炮兵团首次超过了步兵团,,在威胁最大的中央方面军第十三集团军的正面,每英里防御正面可以得到一百四十八门火炮支援,远远超过了德军为发动进攻而拼凑的数目。此外,索科罗夫斯基的西方方面军、波*夫的布良斯克方面军以及西南方面军的第五十七集团军和第二坦克军也被部署到了库尔斯克地区,以应付随时可能出现的复杂局面。
在军工方面,到了一九四三年,搬迁到远东的苏联军火工业终于开始达到并超过战前水平,同时英美等西方的援助也开始大量抵达。就这样,双方现在就是陈兵两侧,大战一触即发啊
一个个被认为德军可能发动进攻的日子都平安地渡过了,两个月来前线显得十分平静,时间到了七月四日夜,在突出部南部的苏联近卫第六集团军捕获了德军第一六八步兵师的一个士兵,他供认德军即将在第二天开始进攻,七月五日凌晨,在突出部北部的苏第十三集团军俘虏了一个德军德国第六步兵师的中士,他也供认德军将在几小时之后发动进攻。为了打乱德军进攻步骤,朱可夫于五日两点二十分下达向德军阵地实施了炮火反准备的命令,库尔斯克会战的序幕由此拉开。
苏军的炮击完全出乎德军的意料,造成很大损失,虽然比原计划推迟了三个小时。而德南方集团军群的第四装甲集团军根据预定计划发动进攻,在损失三十六辆坦克后,德军艰难的越过了苏军的反坦克雷区,猛攻苏第六十近卫步兵师的防线,面对德军三个师的进攻,苏第六十七近卫步兵师难以抵挡被迫后退,瓦图京于是把方面军预备队调了过来,以期能把德军挡在第二道防线外。但不幸的是德军还是于六日在苏军第二道防线上打开了一道缺口,并强渡了佩纳河。
由于德军的进攻比预计的要猛烈的多,瓦图京被迫取消了原定于七月六日的反攻,而将计划用于反攻的第一坦克集团军的部分坦克布置在防线后方以支援步兵进行防守,部分坦克布置在侧翼打击德军。这一天,德国空军出击了超过一千架次,完全压制住了苏联空军。经过一天激战,双方都受到了很大损失。
在六日傍晚,瓦图京向华西列夫斯基请求增援,后者在得到最高统帅部的同意后,立即把草原方面军第五近卫集团军的第二和第十坦克军三百五十三辆坦克调往沃罗涅日方面军。同时瓦图京接到斯大林亲自打来的电话,要求他不惜一切代价,阻止德军在库尔斯克突出部南部的突破。在七日的战斗中,德军只向前推进了数公里,未能达成突破苏军防线的任务。第二天,德军仍然顽强地继续他们的攻势,而瓦图京也在计划反攻,为此他向最高统帅部请求把草原方面军的第五近卫坦克集团军和第五近卫集团军调给他指挥,他的请求很快就被批准了,但这些部队需要几天的时间才能到达。在制空权的争夺上,通过两日的空战,苏联空军也逐渐扭转了劣势,完全夺取制空权只是时间问题。
七月九日是库尔斯克会战关键的一天,瓦图京指挥部队继续在正面抵挡德军向奥博扬推进,同时在两翼连续发动反击,虽然这些反击一次又一次的遭到失败,但却使德军无法全力以赴的攻击他们的主要目标。德第四装甲集团军司令霍斯将军见无法从正面突破奥博扬,便决定先从右翼突破,他命令第二党卫装甲军转向东北的普罗霍罗夫卡。接下来的两天,德军的进攻还比较顺利,他们攻到了普罗霍罗夫卡城下,库尔斯克会战的**-上演了。
在七月十二日早晨,这场战斗战斗终于打响,苏德双方几乎是同时发动了进攻,开始时,德军“虎式”坦克的八十八毫米炮优势明显,而苏军T-34坦克的七十六毫米炮在同样距离下无法对德军造成威胁,因此苏军坦克开足马力以最高速度冲向德军。希望能接近德军的坦克,发挥T-34机动性的优势来战胜笨重的“虎式”坦克。在冲锋过程中,苏军坦克付出了惨重代价。当双方接近后,战斗变得更加惨烈,坦克一辆一辆地被摧毁,但在被毁的坦克旁,双方的坦克兵仍在互相射击,甚至互相肉搏。战斗一直持续到傍晚,最后因双方都精疲力竭才停了下来,而战场上到处都是坦克残骸和尸体。
在这天的坦克大战中德军虽然以相对较小的损失,摧毁了更多的苏军坦克,但他们却没能攻占普罗霍罗夫卡,而随后源源赶到的苏军援兵使他们的防线将更加坚固。