Гитлер планировал двинуть навстречу друг другу 4–ю танковую армию Германа Гота с юга и 9–ю армию Вальтера Моделя с севера.

Главный удар 4–й танковой армии должен был осуществляться силами 48–го танкового корпуса и танкового корпуса СС. Они должны были встретиться на востоке от Курска с частями 9–й армии, двигавшейся на юг со своими 800 танками.

На южном фасе дуги 48–й танковый корпус с 300 танками и 60 артиллерийскими орудиями, которые имелись  в панцергренадерской дивизии «Великая Германия», а также 3–я и 11–я танковые дивизии должны были двигаться на запад. Одновременно примерно в 10 милях на восток три дивизии ваффен СС из танкового корпуса СС{39} должны были нанести удар по железнодорожной линии, идущей с севера, из Белгорода. Им противостояла 1–я танковая армия М.Е. Катукова.

Поле битвы главным образом представляло собой широкую равнину, покрытую злаковыми полями, пересекающимися многочисленными долинами, небольшими рощицами, разбросанными то тут, то там деревушками и несколькими реками и ручьями. Местность слегка поднималась к северу, что давало русским лучший обзор.

Немцы скрытно концентрировали свои войска, однако русские все же знали расположение позиций противника и примерное количество его сил.

Битва началась 5 июля с артиллерийской подготовки и массированных атак немецких пикировщиков «Ю–87», новых истребителей–бомбардировщиков «фокке–вульф 190–А» и новых же самолетов–истребителей танков «хеншель 129 Б2». Немцы установили 30–миллиметровые пушки на «Ю–87» и «хеншелях», снаряды которых могли пробивать тонкую верхнюю броню танков «Т–34».

Однако ни 48–му корпусу, ни танковому корпусу СС не удалось прорвать линию обороны русских. Не только потому, что все пространство было заминировано, но еще и потому, что советская артиллерия вела интенсивный огонь, много танков уничтожила авиация, и к тому же. русские танки заняли удобные позиции и прицельно расстреливали немецкую бронетехнику.

Русские применили новую противотанковую тактику, разработанную немцами. Они устроили множество  противотанковых «ловушек» по всей линии фронта. В каждой такой «ловушке» имелось десять противотанковых орудий с одним командиром. Задача заключалась в том, чтобы заманить немецкий танк поближе, а потом обстрелять его из разных точек.

Русские укрепили свои позиции минными полями и противотанковыми рвами. Даже прорвавшись на несколько миль в глубь позиций русских, немцы оказывались посреди минного поля и сталкивались с еще большим количеством средств противотанковой обороны.

Для того чтобы эффективно действовать в такой ситуации, немецкие танки продвигались клином (Panzerkeil), причем на острие клина шли самые тяжелые танки. «Тигры» еще могли прорвать противотанковую оборону, но «T–IV» были не в состоянии сделать этого, и «панцеркайль» в принципе мог продвигаться вперед, только ведя интенсивный огонь по позициям противотанковых орудий. Но даже при всем этом потери немцев были чересчур велики.

На севере 9–я армия Гота «с самого начала продвигалась с трудом. Русские оборонительные линии казались непреодолимыми, а главная надежда немцев – девяносто танков «тигр», созданных Фердинандом Порше (он же автор автомобиля «Фольксваген»), не имели пулеметов{40}.

«Тигры» не могли уничтожить одиночных стрелков и пулеметчиков противника, поэтому немецкая пехота была не в состоянии следовать за танками. Русские же, не опасаясь пуль, спокойно выводили из строя немецкие машины – стреляли по смотровым щелям, забрасывали танки бутылками с зажигательной смесью и т.д.  

Атакующие несли тяжелые потери, и части Моделя остановились, пройдя всего 6 миль.

Опыт действий 48–го корпуса продемонстрировал, что за война теперь ведется в России. До 7 июля корпус сумел продвинуться на крайне незначительное расстояние, а позже окончательно остановился у деревни Суржев, пройдя всего 4 мили. Подразделения дивизии «Великая Германия» отошли на 6 миль к северу и атаковали высоту 243, защитники которой сдерживали продвижение частей 3–й танковой дивизии. Однако немцы взять высоту не смогли.

9 июля 3–я танковая дивизия двинулась на запад, обойдя русские позиции, но была остановлена значительными силами противника в маленьком лесу в 4 милях к юго–западу от высоты 243 и в 3 милях к северо–западу от деревни Березовка. Части дивизии «Великая Германия» выдавили русских с высоты 243 после налета своих пикировщиков и после серии ожесточенных поединков заставили уцелевшие русские танки отойти в лес.

Казалось, что враг на левом фланге уничтожен, и командующий корпусом Отто фон Кнобельсдорф приказал дивизии «Великая Германия» повернуть на север, в надежде там прорваться, поскольку атака Моделя провалилась. Однако русские контратаковали из леса и разбили 5–ю танковую дивизию, заставив «Великую Германию» повернуть назад и спасать остатки дивизии. После упорного сражения русские были вынуждены уйти из леса, однако 48–й корпус был настолько ослаблен, что не смог продолжить продвижение вперед.

Между тем 11–я танковая дивизия на восточном фланге корпуса могла лишь отбивать непрерывные танковые атаки русских. Части корпуса СС к востоку от позиций 11–й танковой сначала тоже только оборонялись,  но постепенно немцы стали шаг за шагом продвигаться вперед.

12 июля танковый корпус СС добрался до железнодорожной станции Прохоровка в 21 миле от исходной точки наступления. Это создавало угрозу позициям русских, и маршал Жуков приказал провести контратаку силами 5–й гвардейской танковой армии под командованием П.А. Ротмистрова.

В результате боевое столкновение переросло в величайшее танковое сражение в истории. У немцев было примерно 400 танков, у русских в два раза больше. Германские «тигры» и «пантеры» с их 88–миллиметровыми орудиями и толстой броней могли расстреливать русские танки, находясь вне зоны досягаемости орудий «Т–34».

Для того чтобы сократить расстояние до нужного, русские предприняли почти самоубийственную атаку по открытой широкой равнине. В ужасной пыльной круговерти немцы потеряли преимущество своих дальнобойных орудий. Русские и немецкие танки расстреливали друг друга в упор. Ротмистров потерял более 400 своих танков, но и немцы лишились 320 машин.

На исходе дня 12 июля Прохоровка превратилась в кладбище сожженных танков, однако русские остановили наступление немцев. Потери были ужасными. Не только «тигры» Порше были уничтожены, но и «пантеры» выходили из строя из–за проблем с ходовой частью. Кроме того, немецкие танки легко загорались, потому что их топливные системы не были защищены должным образом. Из восьмидесяти «пантер», имевшихся у немцев в начале сражения, к концу боя на ходу осталось лишь несколько штук.

13 июля Гитлер вызвал Манштейна и Клюге в свою штаб–квартиру в Восточной Пруссии и сообщил им, что наступление нужно немедленно прекратить. Союзники  высадились на Сицилии, и войска необходимо перебросить в Средиземноморье.

Русское верховное командование проделало грандиозную работу, подготовив мощную оборонительную линию и сведя на нет мощь германских атак благодаря минным полям и хорошо организованной противотанковой обороне. Несмотря на то что танковые потери русских были намного больше, чем у немцев, у советских войск все же сохранялось превосходство в бронетехнике, и к 23 июля они вытеснили 4–ю танковую армию на исходные рубежи.

Стратегическая инициатива перешла к русским. И они уже не выпускали ее из рук до самого конца войны.

12 июля войска Брянского фронта под командованием Маркиана Попова начали наступление на Орел и к 5 августа освободили этот город.

4 августа части Воронежского фронта под командованием Николая Ватутина на южном фасе Курской дуги атаковали позиции ослабленной 4–й танковой армии и на следующий день взяли Белгород. В течение следующей недели советские войска продвинулись на 80 миль, пробиваясь к Харькову.