根據朱可夫的建議，最高統帥部開始迅速集裝部隊，以便阻擋德軍的進攻。中央方麵軍和沃羅涅日方麵軍將承受敵軍的主要突擊。作為預備隊和反擊部隊，最高統帥部建立了由h·c·科涅夫上將領導的預備隊方麵軍（後改稱草原方麵軍），其編成內有幾個多兵種合成集團軍和一些坦克與機械化兵團。這些部隊即將參戰的地區的地形，是開闊的大草原，溝壑溪穀不多，非常適宜使用大量坦克。
五個坦克集團率、若幹個坦克和機械化軍以及一些步兵軍和步兵師，編入最高統帥部預備隊和各方麵軍的第二梯隊中。這些機動兵團不僅可以迅速調去堵住戰線上可能出現的任何缺口。而且是一支可以在適當時機投入戰鬥的龐大的反攻力量。
最高統帥部指定西方方麵軍和勃良斯克方麵軍負責製訂向奧廖爾一帶德軍發動進攻戰役的計劃，但戰役的實施要等到德軍最初的攻勢被遏止以後。
自戰爭開始以來，蘇軍實施防禦的部隊中，炮兵團的數目首次超過步兵團的數目，其比例是1.5比1。在最可能遭到敵人突擊的方向上，火炮的配置也最密集。例如，在受威脅最大的地段——奧廖爾至庫爾斯克的鐵路線擔任掩護的中央方麵軍第13集團軍，其每英裏正麵上得到大約一百四十八門火炮和迫擊炮的支援，遠遠超過德軍為發動進攻所能拚湊的數目。
在實施防禦準備期間，中央方麵軍和沃羅涅日方麵軍又獲得了九千多門火炮和迫擊炮。從最高統帥部預備隊中總共撥出九十二個炮兵團來加強這兩個方麵軍。配置了大千多門防坦克炮，在比較重要的方向上共敷設地雷和炸藥包約達四十萬個。
史達林命令朱可夫留在庫爾斯克，負責協調中央、勃良斯克和西方三個方麵軍的行動，而華西列夫斯基則負責指導沃羅涅日方麵軍。
7月4日下午3時，經過短時間的炮兵射擊和空中轟炸之後，庫爾斯克會戰爆發了。據馮·梅倫廷將軍記載，當天傍晚，德軍擲彈兵和步兵在突擊炮兵和工兵的支援下，突破到紅串防禦的前沿。梅倫廷寫道：
在進攻的第二天，我們遭到第一次挫折，盡管我們作了種種努力，部隊過是無法突破俄軍的防線。"大德意誌"師（一個很強的師，擁有約一百八十輛坦克），編成密集隊形進行衝擊，它的正前方就是沼澤，因而遭到俄國炮兵的猛烈轟擊一工兵未能準備好適當的渡口，許多坦克成了紅軍航空兵的犧牲品——在戰鬥中，盡管德國空軍占優勢。但俄國飛機作戰英勇頑強。甚至在德軍第一天攻占的地域內，俄國人不知從哪兒突一然昏出來，因而"大德意誌"師的偵察部隊不得不去對付他們。7月5日夜間到7月6日底起未能渡過溪流和沼澤。
在左翼，坦克第3師對薩維多夫卡的進攻，就象"大德意誌"師對阿列克謝耶夫卡和盧恰尼諾的進攻一樣，未能獲得成功。整個地區到處都是地雷，而且擁軍在整個防線上的防禦，都得到配置在居高臨下有利位置的坦克的支持。
我們的突擊部隊遭受重大傷亡，坦克第3師不得不打退一係列反擊。盡管德國空軍對俄軍炮兵陣地進行了若於次大規模轟炸，但俄軍的防禦火力絲毫沒有減弱。
整個庫爾斯克地區的戰鬥打得很艱苦，而且一直沒有間斷過。經過一周激戰之後，德國人得出結論。俄軍的預備隊是打不完的。到7月14日，比較精明的德國領導人，其中包括梅倫廷，都認識到，"德軍進攻的時間表已經完全被打亂"。所以出現這種情況，原因很多。海倫廷寫道：
進攻伊始，突破在很大縱深內布滿地雷的俄軍前沿防線，已經證明比我們原先預料的要困難得多。俄軍發動的淩厲反擊，並把大量的兵力兵器無情地投入這種反擊，也是一件出乎意料的令人不快的事情。德軍的傷亡是不輕的，而我們的坦克的損失則是令人哀悼的"豹式"坦克（一種新型坦克）未能象預料的那樣發持作風這種坦克容易被擊中著火，因為滑油和燃油供油係統沒有充分的防護，坦克乘員的訓練也不足。參加戰鬥的八十輛"豹式"坦克，到7月14日為止已所剩無幾了。
7月13日，戰鬥正處於高潮時；希特勒召見南方集團軍群司令官和中央集團軍群的司令官，告訴他們說，盟軍已於當天在西西裏島登陸，而且義大利人打得很糟。由於盟軍可能在別的地方——巴爾千各國和下義大利登陸，情況變得更加嚴重了。因此，必須中止"堡壘"戰役。
但是，談何容易！事情畢竟正如梅倫廷所說的那樣，"我們現在的處境，就象一個人揪住了一隻狼的兩隻耳朵，怎麽敢撒手放開它！"
軍事史學家們一般都沒有論述希特勒的這一決定立即造成的影響。曼施泰因也沒有重視這一問題。他隻講了一句簡潔的話："在取消堡壘戰役的時候，東部戰場的主動權終於轉入俄國人手中。"
人們或許會認為，到希特勒下令取消這一戰役的時候，德軍的一些師的命運已經註定了。德軍統帥部犯了一個特大錯誤，就是給了蘇軍時間，使它在4、5、6三個月重新部署和加強了他們的兵力。
在普羅霍羅夫卡周圍的一次異常激烈的戰鬥中，德軍裝甲車輛和人員損失極其慘重。據蘇方的記載，僅在一天的戰鬥中，德軍就損失了三百五十輛坦克和一萬名官兵。
五個坦克集團率、若幹個坦克和機械化軍以及一些步兵軍和步兵師，編入最高統帥部預備隊和各方麵軍的第二梯隊中。這些機動兵團不僅可以迅速調去堵住戰線上可能出現的任何缺口。而且是一支可以在適當時機投入戰鬥的龐大的反攻力量。
最高統帥部指定西方方麵軍和勃良斯克方麵軍負責製訂向奧廖爾一帶德軍發動進攻戰役的計劃，但戰役的實施要等到德軍最初的攻勢被遏止以後。
自戰爭開始以來，蘇軍實施防禦的部隊中，炮兵團的數目首次超過步兵團的數目，其比例是1.5比1。在最可能遭到敵人突擊的方向上，火炮的配置也最密集。例如，在受威脅最大的地段——奧廖爾至庫爾斯克的鐵路線擔任掩護的中央方麵軍第13集團軍，其每英裏正麵上得到大約一百四十八門火炮和迫擊炮的支援，遠遠超過德軍為發動進攻所能拚湊的數目。
在實施防禦準備期間，中央方麵軍和沃羅涅日方麵軍又獲得了九千多門火炮和迫擊炮。從最高統帥部預備隊中總共撥出九十二個炮兵團來加強這兩個方麵軍。配置了大千多門防坦克炮，在比較重要的方向上共敷設地雷和炸藥包約達四十萬個。
史達林命令朱可夫留在庫爾斯克，負責協調中央、勃良斯克和西方三個方麵軍的行動，而華西列夫斯基則負責指導沃羅涅日方麵軍。
7月4日下午3時，經過短時間的炮兵射擊和空中轟炸之後，庫爾斯克會戰爆發了。據馮·梅倫廷將軍記載，當天傍晚，德軍擲彈兵和步兵在突擊炮兵和工兵的支援下，突破到紅串防禦的前沿。梅倫廷寫道：
在進攻的第二天，我們遭到第一次挫折，盡管我們作了種種努力，部隊過是無法突破俄軍的防線。"大德意誌"師（一個很強的師，擁有約一百八十輛坦克），編成密集隊形進行衝擊，它的正前方就是沼澤，因而遭到俄國炮兵的猛烈轟擊一工兵未能準備好適當的渡口，許多坦克成了紅軍航空兵的犧牲品——在戰鬥中，盡管德國空軍占優勢。但俄國飛機作戰英勇頑強。甚至在德軍第一天攻占的地域內，俄國人不知從哪兒突一然昏出來，因而"大德意誌"師的偵察部隊不得不去對付他們。7月5日夜間到7月6日底起未能渡過溪流和沼澤。
在左翼，坦克第3師對薩維多夫卡的進攻，就象"大德意誌"師對阿列克謝耶夫卡和盧恰尼諾的進攻一樣，未能獲得成功。整個地區到處都是地雷，而且擁軍在整個防線上的防禦，都得到配置在居高臨下有利位置的坦克的支持。
我們的突擊部隊遭受重大傷亡，坦克第3師不得不打退一係列反擊。盡管德國空軍對俄軍炮兵陣地進行了若於次大規模轟炸，但俄軍的防禦火力絲毫沒有減弱。
整個庫爾斯克地區的戰鬥打得很艱苦，而且一直沒有間斷過。經過一周激戰之後，德國人得出結論。俄軍的預備隊是打不完的。到7月14日，比較精明的德國領導人，其中包括梅倫廷，都認識到，"德軍進攻的時間表已經完全被打亂"。所以出現這種情況，原因很多。海倫廷寫道：
進攻伊始，突破在很大縱深內布滿地雷的俄軍前沿防線，已經證明比我們原先預料的要困難得多。俄軍發動的淩厲反擊，並把大量的兵力兵器無情地投入這種反擊，也是一件出乎意料的令人不快的事情。德軍的傷亡是不輕的，而我們的坦克的損失則是令人哀悼的"豹式"坦克（一種新型坦克）未能象預料的那樣發持作風這種坦克容易被擊中著火，因為滑油和燃油供油係統沒有充分的防護，坦克乘員的訓練也不足。參加戰鬥的八十輛"豹式"坦克，到7月14日為止已所剩無幾了。
7月13日，戰鬥正處於高潮時；希特勒召見南方集團軍群司令官和中央集團軍群的司令官，告訴他們說，盟軍已於當天在西西裏島登陸，而且義大利人打得很糟。由於盟軍可能在別的地方——巴爾千各國和下義大利登陸，情況變得更加嚴重了。因此，必須中止"堡壘"戰役。
但是，談何容易！事情畢竟正如梅倫廷所說的那樣，"我們現在的處境，就象一個人揪住了一隻狼的兩隻耳朵，怎麽敢撒手放開它！"
軍事史學家們一般都沒有論述希特勒的這一決定立即造成的影響。曼施泰因也沒有重視這一問題。他隻講了一句簡潔的話："在取消堡壘戰役的時候，東部戰場的主動權終於轉入俄國人手中。"
人們或許會認為，到希特勒下令取消這一戰役的時候，德軍的一些師的命運已經註定了。德軍統帥部犯了一個特大錯誤，就是給了蘇軍時間，使它在4、5、6三個月重新部署和加強了他們的兵力。
在普羅霍羅夫卡周圍的一次異常激烈的戰鬥中，德軍裝甲車輛和人員損失極其慘重。據蘇方的記載，僅在一天的戰鬥中，德軍就損失了三百五十輛坦克和一萬名官兵。