戰役第1天，蘇德航空兵的對抗是非常激烈的。蘇軍殲擊機飛行員為掩護戰場上的部隊，英勇地抗擊了德國航空兵的襲擊。這一天編隊空戰進行了76次，擊落德軍飛機106架，蘇軍損失飛機98架。空戰中，近衛殲擊航空兵第1師的科列斯尼琴科中尉表現了勇敢的精神和高超的戰鬥技能，他在會戰的第1天就消滅了3架敵機。波利亞科夫少尉表現也很突出，他用槍炮火力消滅了1架敵機，又用自己的飛機撞落了第2架敵機。
在空軍的有效支援下，蘇軍地麵部隊順利地抗擊了敵人的衝擊。到7月5日夜，德軍僅在奧利霍瓦特卡方向插入蘇軍防禦6-8公裏。
然而，防禦戰役第1天的情況也表明：蘇聯空軍為壓製和消滅大量目標分散了自己的兵力。殲擊機飛行員也暴露出一些缺點：他們迷戀於同敵戰鬥機作戰，有時竟把敵轟炸機置之於不顧。關於德轟炸機接近的情況，報告得不夠準確。有些殲擊機巡邏隊隻在己方上空值班待命，沒有按高度作梯次配置。這樣隻能通過不間斷的空中巡邏來掩護地麵部隊，還造成了兵力的大量消耗。
在戰役的第2天，蘇軍為了恢復原來的態勢並消滅插入防禦之敵，進行了反突擊。空軍第16集團軍決定於7月6日清晨5時以140架飛機對敵軍主要集團實施集中突擊。拂曉，偵察機查明了德軍坦克、摩托化步兵和炮兵集結地域，轟炸機和強擊機立即升空作戰。它們使用反坦克炸彈、殺傷彈和爆破彈實施突擊。蘇軍地麵部隊看到德軍十幾輛坦克被炸毀後，便喊著"烏拉"沖向敵陣。
7月6日，蘇軍航空兵克服了第1天作戰中存在的缺點。殲擊航空兵第6軍軍長和近衛殲擊航空兵第1師師長都親臨設在前沿附近蘇軍反突擊地段上的前進指揮所，組織指揮殲擊機作戰。他們注意監視空中情況，必要時用機場值班分隊來加強殲擊機巡邏隊。巡邏空域跨過了前線，因此德軍飛機常常還未到達戰場便遭到截擊。
德軍航空兵遇到頑強的抵抗，其攻勢嚴重受挫。而蘇軍航空兵卻不斷加強突擊，這一天出動架次比7月5日多了1倍，在92次空戰中消滅德機113架。
從7月7日開始，蘇軍牢牢地掌握了空中主動權，大部分德軍轟炸機還未開到戰場即遭到了攔截。
7月7日至8日，德軍在奧廖爾登陸場增調了兵力後，曾試圖經過波內裏突入庫爾斯克，但告失敗。到了10日，德軍在奧廖爾-庫爾斯克方向上的進攻能力已經枯竭，不得不轉入了防禦。
在奧廖爾-庫爾斯克方向防禦戰役期間，蘇空軍第16集團軍出動飛機7600架次，遠程航空兵出動800架次，共消滅德軍飛機517架，有力地支援了地麵部隊粉碎德軍進攻的行動。
蘇軍地麵部隊對航空兵的作戰給予很高評價。防守在主要方向上的中央方麵軍第13集團軍在報告中寫道："請向空軍第16集團軍全體人員轉達我們地麵部隊的衷心感謝，感謝他們從空中給我們的積極支援。第13集團軍的戰士們都懷著親切愛戴的心情讚揚自己的戰友從空中實施的成功突擊。"
"堡壘"計劃的徹底破產
德軍對沃羅涅日方麵軍的進攻也是於7月5日晨開始的，這路突擊集團由第4航空隊擔任支援。首先在奧博揚方向上展開了激烈的戰鬥。德軍集中了近700輛坦克以及步兵和炮兵的主要兵力，在這裏實施主要突擊，企圖直插庫爾斯克。同時還以部分兵力進攻科羅恰，目的是把蘇軍兵力吸引到次要方向。
根據德軍的進攻態勢，沃羅涅日方麵軍將其所屬空軍第2集團軍的幾乎所有兵力都集中到了奧博揚一線，而對科羅恰方向地麵部隊的支援任務則交由空軍第17集團軍完成。
德軍進攻剛一開始，在別爾哥羅德-庫爾斯克方向便發生了爭奪製空權的激戰。在縱橫1200平方公裏地區的上空，同時有雙方的2000多架飛機在活動。一次參戰的飛機常常多達100至150架。7月5日至10日，僅蘇聯空軍第2集團軍的殲擊機就進行了205次空戰，擊落德軍飛機330架，蘇軍損失153架。加盧諾夫將軍指揮的近衛殲擊航空兵第8師的飛行員在戰鬥中表現特別突出，他們第1天就擊落敵機76架。
在激戰的日子裏，蘇聯飛行員表現了對自己祖國的無限熱愛，表現出了勇敢無畏的英雄氣概和高超的戰鬥技能。中隊長戈羅韋茨上尉是蘇聯飛行員中的突出代表。7月6日，他完成戰鬥任務返航時，發現敵轟炸機群正飛向蘇軍陣地。這位勇敢的飛行員決定進行突擊。他隱蔽接近，突然發起連續攻擊，一連擊落9架德軍轟炸機，而他自己也英勇犧牲了。
蘇聯強擊航空兵和轟炸航空兵的主要兵力都用來消滅企圖在近衛第6集團軍地帶內實施突防的德軍坦克集團。開始防禦的頭兩天，強擊機和轟炸機都以6-8機編隊活動。後來為了提高突擊效率，減少飛機的損失，又以30-40機編隊實施集中突擊，因為大編隊強擊機和轟炸機的防禦能力更強，殲擊機也更容易為之提供掩護。同時，大編隊能分出部分兵力去壓製目標的防空兵器。航空兵對德軍的集中突擊大大提高了蘇軍士氣，給德軍的進攻造成了極大的困難。7月7日，強擊航空兵第1軍以兩次集中突擊粉碎了德軍在塞爾采沃、亞科夫列地區的坦克和步兵的重兵衝擊。
在空軍的有效支援下，蘇軍地麵部隊順利地抗擊了敵人的衝擊。到7月5日夜，德軍僅在奧利霍瓦特卡方向插入蘇軍防禦6-8公裏。
然而，防禦戰役第1天的情況也表明：蘇聯空軍為壓製和消滅大量目標分散了自己的兵力。殲擊機飛行員也暴露出一些缺點：他們迷戀於同敵戰鬥機作戰，有時竟把敵轟炸機置之於不顧。關於德轟炸機接近的情況，報告得不夠準確。有些殲擊機巡邏隊隻在己方上空值班待命，沒有按高度作梯次配置。這樣隻能通過不間斷的空中巡邏來掩護地麵部隊，還造成了兵力的大量消耗。
在戰役的第2天，蘇軍為了恢復原來的態勢並消滅插入防禦之敵，進行了反突擊。空軍第16集團軍決定於7月6日清晨5時以140架飛機對敵軍主要集團實施集中突擊。拂曉，偵察機查明了德軍坦克、摩托化步兵和炮兵集結地域，轟炸機和強擊機立即升空作戰。它們使用反坦克炸彈、殺傷彈和爆破彈實施突擊。蘇軍地麵部隊看到德軍十幾輛坦克被炸毀後，便喊著"烏拉"沖向敵陣。
7月6日，蘇軍航空兵克服了第1天作戰中存在的缺點。殲擊航空兵第6軍軍長和近衛殲擊航空兵第1師師長都親臨設在前沿附近蘇軍反突擊地段上的前進指揮所，組織指揮殲擊機作戰。他們注意監視空中情況，必要時用機場值班分隊來加強殲擊機巡邏隊。巡邏空域跨過了前線，因此德軍飛機常常還未到達戰場便遭到截擊。
德軍航空兵遇到頑強的抵抗，其攻勢嚴重受挫。而蘇軍航空兵卻不斷加強突擊，這一天出動架次比7月5日多了1倍，在92次空戰中消滅德機113架。
從7月7日開始，蘇軍牢牢地掌握了空中主動權，大部分德軍轟炸機還未開到戰場即遭到了攔截。
7月7日至8日，德軍在奧廖爾登陸場增調了兵力後，曾試圖經過波內裏突入庫爾斯克，但告失敗。到了10日，德軍在奧廖爾-庫爾斯克方向上的進攻能力已經枯竭，不得不轉入了防禦。
在奧廖爾-庫爾斯克方向防禦戰役期間，蘇空軍第16集團軍出動飛機7600架次，遠程航空兵出動800架次，共消滅德軍飛機517架，有力地支援了地麵部隊粉碎德軍進攻的行動。
蘇軍地麵部隊對航空兵的作戰給予很高評價。防守在主要方向上的中央方麵軍第13集團軍在報告中寫道："請向空軍第16集團軍全體人員轉達我們地麵部隊的衷心感謝，感謝他們從空中給我們的積極支援。第13集團軍的戰士們都懷著親切愛戴的心情讚揚自己的戰友從空中實施的成功突擊。"
"堡壘"計劃的徹底破產
德軍對沃羅涅日方麵軍的進攻也是於7月5日晨開始的，這路突擊集團由第4航空隊擔任支援。首先在奧博揚方向上展開了激烈的戰鬥。德軍集中了近700輛坦克以及步兵和炮兵的主要兵力，在這裏實施主要突擊，企圖直插庫爾斯克。同時還以部分兵力進攻科羅恰，目的是把蘇軍兵力吸引到次要方向。
根據德軍的進攻態勢，沃羅涅日方麵軍將其所屬空軍第2集團軍的幾乎所有兵力都集中到了奧博揚一線，而對科羅恰方向地麵部隊的支援任務則交由空軍第17集團軍完成。
德軍進攻剛一開始，在別爾哥羅德-庫爾斯克方向便發生了爭奪製空權的激戰。在縱橫1200平方公裏地區的上空，同時有雙方的2000多架飛機在活動。一次參戰的飛機常常多達100至150架。7月5日至10日，僅蘇聯空軍第2集團軍的殲擊機就進行了205次空戰，擊落德軍飛機330架，蘇軍損失153架。加盧諾夫將軍指揮的近衛殲擊航空兵第8師的飛行員在戰鬥中表現特別突出，他們第1天就擊落敵機76架。
在激戰的日子裏，蘇聯飛行員表現了對自己祖國的無限熱愛，表現出了勇敢無畏的英雄氣概和高超的戰鬥技能。中隊長戈羅韋茨上尉是蘇聯飛行員中的突出代表。7月6日，他完成戰鬥任務返航時，發現敵轟炸機群正飛向蘇軍陣地。這位勇敢的飛行員決定進行突擊。他隱蔽接近，突然發起連續攻擊，一連擊落9架德軍轟炸機，而他自己也英勇犧牲了。
蘇聯強擊航空兵和轟炸航空兵的主要兵力都用來消滅企圖在近衛第6集團軍地帶內實施突防的德軍坦克集團。開始防禦的頭兩天，強擊機和轟炸機都以6-8機編隊活動。後來為了提高突擊效率，減少飛機的損失，又以30-40機編隊實施集中突擊，因為大編隊強擊機和轟炸機的防禦能力更強，殲擊機也更容易為之提供掩護。同時，大編隊能分出部分兵力去壓製目標的防空兵器。航空兵對德軍的集中突擊大大提高了蘇軍士氣，給德軍的進攻造成了極大的困難。7月7日，強擊航空兵第1軍以兩次集中突擊粉碎了德軍在塞爾采沃、亞科夫列地區的坦克和步兵的重兵衝擊。