华西列夫斯基元帅承朱可夫来到库尔斯克，他们一眼就看出，德军的主攻方向将是瓦图京的沃罗涅日方面军。他们调遣曾在斯大林格勒浴血奋战的第21军、第64军和苏联最优秀的坦克部队---第1装甲军—前去增援。北面，罗科索夫斯基的中央方面军也得到了有力增援，最后该方面军至少有了五个步兵军的兵力。加上瓦图京和罗科索夫斯基亲自指挥的130万兵力，可以确保万无一失。朱可夫建立了一支国防委员会后备部队，兵力为50万人，由科涅夫将军指挥，后该军改称“草原方面军”，由五个坦克军、数个装甲机械化军，以及多个步兵师组成。万一德军成功剪除了苏占突出部，那么该方面军将会立即形成新防线，阻止德军乘胜东进。

进攻又再次推迟到6月13日之后。7月初，德军面临的是难以完成的任务：苏军防御的某些区域，炮兵团已超过步兵的四倍，已备好20000门大炮瞄准了德军。而且，更有甚者，空地攻击机的火炮手和穿甲弹也对德国坦克构成致命威胁。而且，红军在前线每一英里范围内埋下了2200枚反坦克地雷和2500枚杀伤性地雷，这是斯大林格勒战役中埋放地雷数量的四倍，是莫斯科战役中埋放数量的六倍。在库尔斯会战打响之前，红军共埋设503993枚反坦克地雷和439348枚杀伤性地雷。德国的一名坦克指挥官，就此做了情有可原的夸张描述，说他必须穿越的雷区地雷的密集程度高得“中间无法再放进一枚奖牌”。

1943年7月5日，元首向即将参加“卫城作战”的军队致词说：“第三帝国的将士们，今天你们将发起一场重大攻势，整个战争的未来都将与其成败息息相关。你们的胜利将向世界昭示：对德国大军的抵抗只有死路一条。”试探性攻击虽然确实于7月4日下午开始，但是德军南线的进攻直至次日凌晨5时才真正开始，北线的进攻的开始时间还要晚半小时。德国从南北两面对库尔斯克突出部的攻击相互呼应。北面，莫德尔的第9军从奥廖尔铺开宽达35英里的战线南下库尔斯克，直扑罗科索夫斯基的中央方面军；南面，霍特的第4装甲军自别尔哥罗德，铺开横跨30英里的战线向库尔斯克挺进，进攻瓦图京的沃罗涅日方面军。

朱可夫有意决定暂时让这两路来犯之敌顺利推进，等其暴露两翼弱点之后再予以反击。驻苏联其他各处的德军，都将坦克集中起来，支援此次进攻中领先突进的17个装甲师，而整个行动共有50个师参战。德军采取了“装甲楔形编队”战术，即让最重型坦克，如“虎”式、“豹”式坦克位居编队中心，其他坦克，如“马克”四型位于两翼，并由步兵、榴弹炮和迫击炮在楔形中部之后进行支援。苏军面对“装甲楔”，采取的战法被德军称作“综合反坦克支撑点”：十门火炮组合成一个火力单元，集中全部火力轰击一辆坦克，然后再继续瞄准下一辆。红军迫击炮手尤其令人闻风丧胆：一个熟练炮手可以在第一和第二发炮弹命中目标前就打出第三发炮弹。

不论纯粹从数字角度，还是从影响深远的结果来看，库尔斯克战役都算得上一次著名战例。德军投入90万兵力，2700辆坦克和自行火炮，10000门大炮，还有2600架飞机。面对来犯之敌，红军投入了约180万兵力，3000辆坦克和自行火炮，20000门大炮，还有2100架飞机。因此，库尔斯克战役完全应该作为规模最大的坦克战而永载史册。尽管红军兵力超过德军一倍，占据绝对优势，不过，用克拉克的话说，当红军目睹德国坦克“紧闭舱门隆隆开来，驶过上顿涅茨河谷地，穿越黄绿的小麦田，缓缓开出干涸的河道，留下深深的车辙”，这一情景确实让人感到有点不寒而栗。

时值苏联酷暑季节，坦克内闷热得令人窒息。霍特调遣至少九个德军中最精锐的装甲师，由西向东沿宽度为30英里的战线一字排开。“整个战线如同一条火蛇，”一辆“虎”式坦克的无线电操作员，英博登中士回忆说，“我们仿佛开进了一片火海，感谢命运，我们的克虏伯钢材强度高，才让我幸免于难。”当德军坦克被地雷击中或遭受隐蔽在雷区的散兵坑内的红军特别小队打击而陷于瘫痪时，坦克上的人员按照命令不得出舱，而要以炮火掩护其他坦克的进攻，这对于他们而言无异于被判处死刑，因为这样的坦克动弹不得，往往只要几分钟就被彻底摧毁。党卫军装甲车司乘人员一旦得以离开坦克，马上就撕掉他们制服上的骷髅头徽章。

虽然俄制细长的76.2毫米口径反坦克炮只能在近距离直射点上击穿“虎”式坦克的前部装甲，但对“马克”四型坦克的打击效果更为显著，而且在库尔斯克会战中，近距直射点的交火随处可见。地雷解决了很多德军坦克。虽然霍特在发起袭击的当天突破了俄军的第一道防线，最为坚固的第二道防线的炮火都提前调定了射程范围，使自行火炮炮身朝下，利用地势和伪装进行隐蔽。7月6-7日间，霍特所率军队经惨烈战斗，战车数量由965辆减少到621辆。占领了一座村庄，结果又遭到埋伏炮火的猛烈袭击，损失惨重。经过了一周的连续作战，霍特在沃罗涅日方面军的防线上只打下了纵深九英里、宽15英里的矩形凹陷，而且没有可能马上突破库尔斯克防线。