，蘇軍突然出人意料地對德軍陣地實施炮火覆蓋，給蓄勢待發的德軍中央集團軍群和南方集團軍群的坦克部隊造成了很大傷亡，使得戰鬥的發起時間被迫推遲了四個小時。

而在戰事進行中，德軍面對蘇軍的頑強防守。進展極為緩慢，這就給了蘇軍集結部隊佈防並進行反擊的時間。

此次戰役的轉折點發生在普羅霍羅夫卡地區。

曾經參與第三次莫斯科保衛戰、於八月初調任沃羅涅日方面軍司令員的瓦圖京大將指揮蘇軍在正面抵擋德軍向奧博揚地區推進，同時於兩翼連續發動反擊，雖然這些反擊一次又一次遭到失敗，但卻使德軍無法全力以赴的攻擊他們的主要目標。

見第四裝甲叢集始終無法從正面取得突破，古德里安只好命令該部先從右翼取得進展，即派遣第二黨衛裝甲軍轉向東北的普羅霍羅夫卡地區。接下來的兩天時間裡，德軍的進攻比較順利。他們一口氣攻到了普羅霍羅夫卡城下。庫爾斯克會戰的高。潮－幕就此上演。

十一月二十一日清晨，蘇德雙方的坦克部隊不期而遇。幾乎同時向對方發動了進攻，兩千多輛坦克陷入混戰。

在戰鬥中，德軍採購自南華的“虎式”坦克的88毫米炮與四號坦克的75毫米坦克炮優勢明顯，而蘇軍同樣採購自南華的T…34坦克的76毫米炮在同樣距離下卻無法對德軍造成威脅，大量的蘇軍坦克在交戰距離以外就被德軍坦克擊毀。

在這天的坦克大戰中，德軍雖然以相對較小的損失，摧毀了更多的蘇軍坦克，但他們卻沒能攻佔普羅霍羅夫卡，隨後源源趕到的蘇軍援兵使他們的防線將更加堅固。

根據情報部門掌握的情況，此戰蘇軍損失了九百多輛坦克，其中大部分為絕對損失，同樣地，德軍的損失多達四百三十多輛，其中包括很多“虎式”坦克，這直接導致蘇軍近衛第五坦克集團軍不能達到攻佔有利地形或擊潰德軍武裝黨衛軍第二裝甲軍的目的，雙方部隊均在戰役中被削弱。

就在同一日，蘇軍強大預備隊在庫爾斯克全線發起反擊，德軍後方的波羅的海三國、白俄羅斯、烏克蘭地區的游擊隊，持續出擊，破壞了德軍連線前後方的數以千公里計的鐵路線。

與此同時，蘇軍再次集中九個集團軍的兵力，攻擊列寧格勒，迫使希特勒不得不從中部作為戰略預備隊的第四集團軍、第九集團軍、第十六集團軍和重新組建的第三坦克集團軍抽調部隊支援。

戰局牽一髮而動全身，就此再次演變為席捲整個蘇德戰場的戰略大決戰。

二十四日凌晨，蘇軍向奧廖爾突出部的德軍陣地實施了長達兩個多小時的炮擊，隨後索科羅夫斯基上將的西方面軍和**夫上將的布良斯克方面軍的一線部隊開始發起進攻。德軍進行著頑強的抵抗，給蘇軍造成重大傷亡。

次日，羅科索夫斯基大將指揮蘇中央方面軍的第七十、第十三和第四十八集團軍也加入攻擊。

面對蘇軍的全線攻擊，二十七日上午，莫德爾不得不向希特勒請求放棄奧廖爾地區，將德軍後撤至“哈根”防線，希特勒雖然非常不情願，但為了儲存實力，最終還是同意了撤退計劃。

而在南線，當德軍在二十三日和蘇軍脫離接觸時，斯大林便要求蘇軍立刻發動反攻，雖然朱可夫以部隊連續戰鬥需要休整一段時間為由申請延期。但遭到斯大林的拒絕。蘇軍的反擊於二十六日打響。

擔當此次進攻任務的是沃羅涅日方面軍和草原方面軍，總兵力為九十萬人和三千多輛坦克和自行火炮。

清晨七點，蘇軍近萬門大炮齊鳴，大量炮彈傾瀉到德軍陣地上，炮擊持續了兩多小時，最後以一陣喀秋莎火箭炮的齊射作為結束，隨後坦克和步兵開始發起攻擊。在炮擊中倖存的德兵無力阻擋蘇軍的前進。蘇軍很快就突破了德軍第