到了7月15日，奥廖尔登陆场的战斗异常激烈。“每前进一公里，进攻军队都要做出很大的努力，而且要有顽强的精神和战斗技能，中央方面军右翼（第43、第13、第70集团军）在前几天的激烈防御战中受到很大削弱。”罗科索夫斯基元帅在其回忆录中说，“敌人善于利用工事良好的地区进行顽抗，我军转入反攻进展缓慢，简直是要一道道阵地钻过去。敌人采取了机动防御，一批部队进行防御，另一批便占领距离5～8公里的新地区，敌人不断地把剩余的坦克部队投入反冲锋。”德军第505重型坦克营的虎式重型坦克再一次大开杀戒，它仅用两辆虎式坦克进行阻击，在短短的一个小时之内就击毁了32辆T34坦克而自身却毫发未损，但这种战术胜利远远无法阻止全局的崩溃，莫德尔被迫下令全线撤退，调动第12、18、20装甲师从库尔斯克北线火速撤回增援，自此德军北线攻势宣告终结。
南线——决战普罗霍洛夫卡
相对于北线莫德尔第9集团军攻势的虎头蛇尾，南线曼施坦因将军的攻势相对顺利。7月6日，党卫军第2装甲军的警卫旗队和帝国两个师就突破了苏军第二道防线，将苏军克拉夫琴科将军的近卫坦克第5军合围，越过了雅科夫列波和卢奇基村，在前往普罗霍洛夫卡的方向上撕开了一个将近4公里宽的巨大缺口，肯普夫兵团也将苏军从北顿涅茨河的桥头堡上逐出，第48装甲军逐渐将苏军第6近卫集团军的抵抗击退，逼近奥博扬以南。时任沃罗涅日方面军政委、日后的苏联领导人尼基塔·赫鲁晓夫在日记中回忆说：“交战越来越激烈，敌人的新型坦克让我们的反坦克炮弹无可奈何……敌人在把我们向第三道防线紧逼，我们的三条防御地带都有反坦克壕，各种工事和专用的步兵火炮坦克阵地，但这一切都被敌人攻破了，德军只是暂时没有抵达集团军的后方防御阵地而已，在通往库尔斯克方向的普罗霍洛夫卡车站一带，形势特别紧张。”
然而随着德军的逐渐深入，相对于左右两翼48装甲军和肯普夫兵团进展的缓慢，中间突前的党卫军第2装甲军孤军深入，其两面侧翼也逐渐暴露，由于缺乏足够的兵力进行保护，军长保罗·豪塞尔将军不得不刻意放慢了突破速度，不断筹措日趋捉襟见肘的部队来应对兵力占据优势的苏军对自己侧翼的不断攻击，霍特将军被迫下达了新命令，让豪塞尔的整个部队向西转进，同时完成歼灭苏联第1坦克集团军，以及弥补与第48装甲军之间空隙的双重任务。而此时，苏军的反攻也即将展开，瓦图京调集了坦克第10军、来自西南方面军波波夫少将的坦克第2军，以及近卫坦克第2军与近卫步兵第89师，合计约600辆坦克，力图截断党卫军第2装甲军的后路。遗憾的是，这次反击由于苏军高层过于乐观，兵力分散且缺乏空军与炮兵掩护而失败，克拉夫琴科将军下属的近卫坦克第5军在3天之内，坦克总数就从216辆下降为41辆，他在报告中坦承：“损失了大量曾在斯大林格勒经受战火考验的指挥员，2名团长阵亡，75%的营长与连长非死即伤。”然而，苏军庞大的人力物力资源能够轻松弥补这种损失，但德军不能：朱可夫与罗科索夫斯基命令草原方面军下属，罗特米斯特罗夫中将指挥的近卫坦克第5集团军火速驰援普罗霍洛夫卡，共有593辆坦克与37门自行火炮，而此刻曼施坦因手中的预备队则只剩一个拥有63辆坦克的第17装甲师可堪调动。
从7月8日到7月11日，战斗形势可以说各有胜负，由第48装甲军组成的霍特兵团左翼依旧被苏军顽强阻击于瑟尔采沃至新谢洛夫卡一带，无力再向正北方面的突击目标奥博扬再进一步，“大德意志”师更是损失了将近一半的兵力与装甲战斗车辆，但右翼武装党卫军第2装甲军亦成功地在科切托夫卡一带与左翼取得了连接，使得苏军试图将南线德军两翼切割的企图落空。在得知苏军大量增援部队正从东北方向向普罗霍洛夫卡集结后，霍特将军下达了新的命令：党卫军第2装甲集团军应向普罗洛霍夫卡前进，利用当地的平原地势歼灭前来增援的苏军后，向库尔斯克以东迂回，配合左翼48装甲集团军继续北上，由此拉开了“二战”中规模最大的坦克大决战的序幕。
7月12日清晨，殷红如血的夕阳在初升后就被浓云遮蔽，普罗霍洛夫卡周围大平原上，一望无际的成熟谷物在田地中如大海的波涛连绵起伏，空气中逐渐传来了双方坦克与装甲车辆引擎和轰鸣和金属履带摩擦的噪声，在一轮苏军伊尔2“黑死神”对地攻击机的扫射与“喀秋莎”火箭炮进行的火力准备后，罗特米斯特罗夫中将在位于普罗霍洛夫卡西南的总指挥部中命令无线电操作员康斯坦丁诺夫向麾下各单位发出了进攻讯号：“钢铁！钢铁！钢铁！”
苏军的攻势首先在位于普罗霍洛夫卡西南的瓦西里耶夫卡和斯托罗热沃耶村之间展开，隶属苏军第181战车旅和32机械化旅的80辆T34/76中型坦克首先出击，在他们面前，首当其冲的是位于瓦西里耶夫卡正南共青团国营农场附近，仅剩下7辆四号长炮管坦克可用的阿道夫·希特勒警卫旗队师第1装甲团6连。连长鲁道夫·冯·里宾特洛甫立即命令从侧面开火，袭击苏军坦克薄弱的侧面装甲。尽管这一大胆的伏击行动大约摧毁了24辆苏军坦克，其中里宾特洛甫个人单车即击毁14辆，但第6连也有4辆坦克负伤，两辆被击毁。稍后，前来增援的苏军第29坦克军第31坦克旅的40辆坦克继续向西突破，扩大战果，缺乏足够反坦克重火力的警卫旗队师第2装甲掷弹兵团被迫以近身肉搏方式试图阻止苏军无情的突击，第2装甲掷弹兵团第3营营长约亨·派普（Jochen Piper）亲手用集束手榴弹炸毁了一辆T34坦克；苏军装甲部队的弊端凸显无疑，除了营连级指挥员，苏军坦克内依旧没有装备无线电通讯设备，因此在战斗中很难根据战局的变化及时做出调整，只能僵硬地执行出击时刻的原始命令。