1943年7月5日，德军集中两个集团军群，共有78万人、7417门火炮、2928辆坦克和2000架飞机，从南北两个方向向苏军发起进攻。
在3月底时，曼施坦因便提出利用哈尔科夫战役的余威抹平库尔斯克突出部，但元首一直到了7月5日才真正实施该方案，且顶着几乎整个将军团的反对。
然而三个月的平静期，战机荡然无存。
因为在这三个月时间里，苏军情报部门不仅准确地探知了德军将在库尔斯克进攻的消息，苏军并据此做足了防守准备。
苏军最高统帅部获悉后，决定趁势暂时转入战略防御，集中优势兵力，消灭德军的有生力量，为进一步的反攻创造条件。
苏军统帅部派出朱可夫和华西列夫斯基为大本营代表，指挥中央方面军、沃罗涅日方面军、草原方面军，约191万人、31415门火炮、5128辆坦克和2792架飞机，抵抗德军。
兵力的不对等、加上情报的提前获取，所以战争从刚一开始就已经不平衡，与苏军对位的曼施坦因和莫德尔不管是兵力还是技术兵器数量都被碾压。
或许有人会这样说，除了苏德战争刚开始德军能在局部对苏军保持人数优势，其他很多胜利都是在人数劣势下打出来的。
但这是因为二战初期，苏军的准备和战术思路被德军碾压造成的结果。
巴巴罗萨时期，苏联被闪电战打得鼻青脸肿，主要原因就是备战水平太低，也没有应对德国坦克集团的战术，要不是可怕的战略纵深，恐怕已经投降。
但是仗打到1943年，苏联的坦克产量已经超越德国，也有了自己的t-34海，防闪电突击的战术一再锤炼。
再加上这关键的三个月准备，使得库尔斯克战役的纵深和密度成为苏军在苏德战场上最强防守战之一。
中央方面军和沃罗涅日方面军各自修建三条主要防线，三条主要防线之后又修建三条供可能出现的撤退用的防线。
除了军队，苏军征用了30万平民修建这些步兵战壕、地雷阵、反坦克工事交织的防线，六条防线纵深达到了130-150公里。
如果德军有幸突破了这6条防线，他们将会碰到草原方面军在后方修建的更多防线，总防守深度300公里。
就是让时速45公里的虎式坦克在完全无防守的情况下、全速开过这片阵地、也要7个小时。
仅在第一条防线，红军就埋下了94万枚地雷，其中50万枚是反坦克地雷。
库尔斯克的地雷阵，正面防守密度达到了每公里3200枚地雷，大致是莫斯科会战时的四倍。
另外，苏军防守坦克的策略也大有加强。
德军防守坦克的战术被苏军偷师，苏军学会了将反坦克火力集中使用的战术，一般一个反坦克阵地有6-7挺机枪、10-15门反坦克炮，集中炮火攻击虎式或者指挥坦克。
为了克服士兵对坦克集团冲锋的恐惧，苏军指挥部命令士兵蹲在战壕，然后命令自己的坦克部队反复碾过去直到士兵没有恐惧的反应。
步兵的策略是在战壕中放过前面驶过的坦克，然后出战壕攻击后面的步兵和自行反坦克火炮。
最典型的猎物是斐迪南坦克歼击车，斐迪南起初并没有加装机枪，远程打坦克一打一个准，但是被步兵近身之后，就变成各种诸如“莫洛托夫鸡尾酒”这种苏军黑科技的靶子。
成功的军事伪装也是这次防守的特色。
苏军建造了大量假机场，根据苏军自己的数据，在德军攻击中，35个德国航空兵主要空袭目标中，29个是苏军伪造的假机场。
相反，大量德国飞机反而在机场被击毁。
从人员和技术兵器看来，在这片不算大的突出部，苏联已经布下了自己四分之一的力量。
7月12日，双方在库尔斯克附近的普罗霍夫卡地区进行了第二次世界大战中最大的一次坦克会战，双方共有12000辆坦克参战。
此后，苏军集中了6个方面军的强大兵力，对德军实施进攻。
为了进行库尔斯克战役，双方都把自己所能集中的最大兵力投入战场。
到后来反击时，苏军投入的兵力更加恐怖。
战役期间，双方兵力巅峰对比：
苏军超过250万人，坦克8200辆，火炮47416门，飞机2792架。
德军仅为94万人，坦克3253辆，火炮9467门，飞机2000架。
正是因为如此，库尔斯克战役便成为了第二次世界大战中最大的会战之一。
虽然德军为这次进攻还投入了大量新式兵器，包括“虎”式、“豹”式坦克和“费迪南”重型突击炮以及“胡蜂”等自行火炮，以及福克-沃尔夫fw-190a战斗机和亨克尔he-129攻击机。
但最终还是没有办法逆转苏德兵力和技术装备的碾压式失衡。
战役初期，德军的反击虽然给苏军以重创，但由于意大利西西里岛告急，元首叫停了库尔斯克进攻，调走了曼施坦因最强的党卫第2装甲军坦克部队前往西西里救急。
除此之外，lviii装甲军也被调走协助第1装甲集团军，而这两只部队是曼施坦因要扩大战果的主要预备队力量。
虽然以现在的上帝视角看，即使施坦因的两支部队没有被调走，从纸面上看，曼施坦因不可能完全消灭整个库尔斯克的苏军。
但是仓皇的撤退确实让德军在被动的形势下被苏军反击，曼施坦因手上无兵，在七月中旬之后确实巧妇难为无米之炊。
曼斯坦因却没有力量进一步扩大战果，而苏军数量上的优势再次起到了决定性的作用，他们很快又恢复了进攻。
这场规模空前的大会战从7月5日爆发，一直持续到8月23日，最终结果是苏军收复了哈尔科夫，双方都遭受了巨大损失。
苏军损失80万人、坦克6064辆、火炮5244门、战机1716架。
德军损失50万人、坦克1500辆、火炮3000门、战机3700架。
单看交换比，德军其实打了一场漂亮仗。
这表明，曼施坦因和莫德尔至少没有打一场非常有失水准的仗。
只不过，这场战役的本质就是不该进行战略决战的时候，打了一场战略决战，所以最终结果是根本不可能赢的。
在这次战役中，虽然苏军的损失也很大，但挫败了德军扭转战局的企图。
斯大林格勒战役构成了1942年底反法西斯战争大转折的标志性事件，但那场战役并没有让德军完全失去主动权，真正让德军完全失去主动权的就是这场空前规模的库尔斯克战役。
通过这次战役，苏军的战略战术得到了考验，完全掌握了战略主动权。
苏军各级指挥员也在战火中迅速成长起来，指挥艺术也越来越成熟，最终使苏军不仅在数量上超过德军，在质量上也超越了德军。
而德军从此彻底丧失了战略进攻能力，不得不转入全线防御。