在曼施泰因对哈尔科夫的反攻结束后，苏军的阵脚逐渐稳固，形成了一个以库尔斯克为中心的非常重要的突出部。希特勒断定，这是消灭该地区的两个苏联方面军（中央方面军和沃罗涅日方面军）的绝好机会。
在曼施泰因的反攻行动结束后，苏军战线上形成了一个以库尔斯克为中心的突出部。希特勒认定这是消灭该地区的两个苏联方面军（中央方面军和沃罗涅日方面军）的大好时机，于是拟定了战争史上最大规模的库尔斯克坦克会战计划。
希特勒认为，德军在斯大林格勒战役之后遭遇的许多问题，主要是由于缺乏有效对付苏军T-34型坦克的装甲部队。但是，希特勒本人仍然比较乐观，德国已经研制出了两种新型坦克——“豹”式坦克和更大型的“虎”式坦克。他认为，这两种坦克对于德军的进攻行动至关重要，如果在库尔斯克地区投入足够的新型坦克，必将赢得战役的胜利。同时，他还提出了一个更为有利的事实，越来越多的自行火炮即将下线，作为德军进攻战术不可或缺的一部分，自行火炮将为德国陆军的进攻行动提供必要的支援。这一观点的合理性的确值得怀疑，但希特勒无视下属们的任何建议，坚持自己的既定方针。
然而，希特勒忽略了一个非常重要的事实，即使“豹”式、“虎”式坦克以及自行火炮能够按时下线，也无法保证其产量能够满足战胜苏军的需求。为此，希特勒不得不采取冒险行动，将进攻计划推迟至生产出足够数量的坦克和自行火炮之时。进攻行动的推迟，使刚刚结束了冬季攻势的苏军赢得了恢复并增强实力的时间。这就意味着，即使德军拥有了希特勒寄予厚望的新式武器，要想取得突破也将困难重重。
1943年5月初，希特勒把自己打算发起进攻的想法告诉了将军们，但并没有得到他们的热烈响应。当然，他们询问是否拥有发动此次冒险进攻的战斗资源，明确表示希望希特勒推迟进攻，等待新型坦克装备部队。德军将领们非常清楚，苏军考虑到库尔斯克是其防线上的一个明显薄弱环节，肯定会在其附近修建更加坚固的防御设施。随着德军一天天地壮大，苏军也在逐步壮大。每每听到这些，希特勒都简单野蛮地予以否定。有人向他提出大量可供选择的方案，试图维持德军的阵地，但希特勒还是固执己见。德军装甲部队的海因茨·古德里安将军坚决反对任何向库尔斯克周边苏军发起进攻的想法。
古德里安将军清楚地认识到，轴心国在北非即将全面崩溃，困守突尼斯的大批德军必将被歼灭，无法派往其他地方作战。他同时认为，一旦北非沦陷，同盟国必将考虑在西欧开辟第二战场，届时德军将被迫同时在东西两线与盟军开战。同盟国虽然在战争中付出了很大的代价，但仍然有能力在一夜之间获得数量庞大的装备。
古德里安认为，这种极度危险的战略形势表明，对苏军发动任何进攻都将于事无补。他进一步强调指出，希特勒寄予厚望的“豹”式和“虎”式坦克应当保留起来用于对付西线的盟军部队，而不应在东线集结大量的装甲部队发动另一场消耗战。他认为，对于德军来说，一种理智的做法应当是在苏联境内保持防守态势，不要发起任何的冒险进攻。希特勒虽然听取了古德里安的报告，但并没有采纳，反而加紧实行这项进攻计划，将德军投入一场巨大的消耗战之中。
苏军不断提升的情报搜集能力，使得德军陷入了更为不利的境地。与战争初期遭到德军的突然攻击相比，到了1943年5月，苏军已经能够很好地洞悉德军的意图了。事实上，早在一些德军将领获知实情之前，朱可夫将军可能已获得了足够的情报，知道德军将在库尔斯克发动另一场进攻战役。毫不吃惊地，朱可夫将军采取了必要行动，确保他的部队在进攻之前做好准备。
“堡垒”行动
作为防御准备的一部分，朱可夫从其他方面军抽调了部分部队加强突出部的防御力量，同时还拟定了反击计划，决定等到德军开始进攻后，沿着整个南部战线对敌人实施大规模的反攻。至7月初，德军在突出部周边集结了近3000辆坦克和大批自行火炮。就在德军集结兵力的同时，苏军也在悄无声息地进行战争准备，构筑了一系列坚固的防御阵地。4—7月，苏军先后构筑了7道防线。朱可夫在德军主力部队的对面准备了大量的预备队，确保德军向苏军防线发起进攻时不会立即产生决定性后果。除了当面的7道主要防线外，苏军还在突出部后方建立了另外一道纵深防线，进一步防范德军的突破。
1943年7月初，德军在库尔斯克突出部集结约3000辆坦克和突击炮。苏军清楚地意识到进攻即将来临，他们构筑了令人无法想象的坚固防御阵地。苏军在德军对面部署了5000辆坦克和200万部队，使之成为军事史上最大规模的战役之一。
7月初，苏军在德军对面集结了大批兵力，坦克3300多辆，兵员100多万。与此同时，另有600辆坦克和38万兵员作为预备队。然而，上述的3900辆坦克和138万兵员远远不能代表苏军的全部防守实力，而只是对付进攻的战术层次的防御力量。在库尔斯克突出部的后方，苏军还预置了1500辆坦克和50万兵员，随时准备投入战斗。此外，一个对德军更为不利的情况是：数量占优的苏联空军部队（严格地讲，应称为方面军空军），随时可以为阻击德军进攻的地面部队提供直接空中支援。
1943年7月，纳粹党卫军“骷髅”师士兵向库尔斯克前线开进。双方在大部队集结完毕后，进行了一场异常残酷的战斗，均遭受了巨大损失。相比较而言，苏军有能力承受这些损失，而德军则不然。
就这样，希特勒在准备发起他所谓的“决定性进攻”之际，面临着数量上占据绝对优势的苏军，以及他们构建的极其坚固的防御阵地。在战斗中，德军势必付出巨大的代价来突破它们。与此同时，苏军大批预备队随时可以提供支援。因此，摆在希特勒面前的并非一场即将来临的决定性胜利，而是一场空前严重的灾害。
激烈厮杀
7月4日，德国南方集团军群采取了一系列的准备措施，以确保“堡垒”行动发起地段的安全。次日凌晨4时30分，德军在预定进攻时间内对苏军中央方面军阵地实施了全线炮击，同时，德国空军也轰炸了沃罗涅日方面军的阵地。凌晨5时刚过，苏军前沿阵地向后方首次报告称，已经遭到德军坦克和步兵的进攻。德军第4装甲集团军出动700辆坦克，向苏军近卫第6集团军防线发起攻击。在大部分地段，德军坦克的进攻密度达到每千米40～50辆，在有些地段甚至达到了100辆左右。
这名德国军士手里提着两枚地雷，腰里别着一枚手榴弹以及一把防身用的手枪。德军在前线埋设了大量的地雷，用来杀伤苏军坦克，破坏其进攻队形，最大限度地削弱敌军的战斗力。
德军设法向苏军纵深地带推进了4～6英里。在罗科索夫斯基将军的请求下，斯大林同意第27集团军开赴前线实施增援。然而，形势明朗后发现，沃罗涅日方面军的处境比中央方面军更加严峻。于是，斯大林收回了增援命令，改派第27集团军增援沃罗涅日方面军。7月6日18时之前，参战双方不断地向战场投入人员和装备，参战的装甲部队数量达到了前所未有的规模，总数多达200支以上。其中，苏军共出动坦克大约4000辆，德军出动坦克3000辆。此外，双方还出动了大量的自行火炮。在惨烈的战斗中，苏联最高统帅部估计，仅在战役打响的第一天，德军就有600多辆坦克被摧毁或者失去了战斗能力。
就在德军发起进攻后不久，苏军随即实施了反击。但是，德军还是取得了一些进展。7月7日清晨，德军开始威胁奥利霍瓦特卡附近的高地，试图夺取整个战场的主动权。罗科索夫斯基将军立即对该地段实施增援，德军的进攻受到反坦克武器、地雷、装甲车和火炮的阻击，战斗异常激烈，双方都付出了惨重的代价。
7月10日，经过5天的战斗，德军开始重新进行战斗编组。战役的高潮即将来临。尽管德军已经突入奥博扬方向近20英里，但始终无法推进到预定的纵深地带。德军的进攻方向也开始向普罗霍罗夫卡方向转移。这座村庄的最显著特征是村内有一座火车站。24小时后，在普罗霍罗夫卡爆发了史无前例的坦克大会战。
高潮
为了对付德军的机动部队，消除普罗霍罗夫卡村面临的不断增大的威胁，苏军随即向沃罗涅日方面军增派了装甲车辆和人员，增援部队立即进入阻击阵地。如果普罗霍罗夫卡被德军突破，整个苏军防线就可能崩溃。但是，瓦杜丁将军清楚地认识到，截至目前，德军已在战斗中付出了巨大的人员伤亡，因此，他们要想对普罗霍罗夫卡发起进攻，必须从侧翼抽调部队进行支援。而德军侧翼兵力的削弱，将为苏军提供绝好的反击机会，也将有助于苏军实现合围德军的目标。
库尔斯克战役打响的当天夜间，德军设法向前推进了大约7英里。7月11日，德国党卫军第2装甲军已抵近至普罗霍罗夫卡，这座小村庄很快将成为有史以来最大规模的坦克会战战场。苏军指挥官瓦杜丁将军断定，德军将从普罗霍罗夫卡发起攻击，随即加强了该地段的防御兵力。7月12日，苏德双方在此发生了激烈的坦克会战，共投入坦克1000余辆进行殊死厮杀。经过36个小时的鏖战，德军被迫停止进攻。
7月11日拂晓，德军开始进攻普罗霍罗夫卡和奥博扬，德军3个党卫军师和苏军第5近卫坦克集团军之间发生了大规模战斗。夜幕降临时分，普罗霍罗夫卡进攻战陷入了僵局。苏军为了减轻普罗霍罗夫卡方向的压力，及时向北部的奥廖尔突出部发起了进攻，主要的战斗仍然在普罗霍罗夫卡村周边地区进行。苏军近卫坦克第5集团军再次投入火线，主动发起了反击行动。紧接着，双方再度展开了伤亡惨重的激战。德军在战斗中损失了300辆坦克（其中包括70辆“虎”式坦克），苏军近卫坦克第5集团军将近一半的坦克被击毁。尽管付出了巨大的代价，但苏军最终实现了自己的目标：德军的进攻被击退，苏军手中仍然握有预备队，随时可以投入战斗。
德军坚持进攻了3天，但在普罗霍罗夫卡村，他们显然无法取得预期的突破，也无法绕过该地段。至此，进攻行动宣告结束，因为其他战区的形势发展吸引了希特勒的注意力。
7月10日，美英部队在西西里岛成功登陆。很明显，盟军下一步的意图是进攻意大利本土。希特勒担心一旦同盟国部队登陆意大利本土，意大利政府很快将会向盟国投降。他认为，如今只有牺牲“堡垒”行动来加强西线德军的防守力量，除此之外别无选择。
希特勒下令从东线抽调部队开赴西线战场。很多时候，那些奉命西撤的部队发现撤退时的情况非常复杂，他们必须首先设法从战斗中脱身，然后才能按照元首的指示向西撤退。由于希特勒的这道命令，德军在库尔斯克前线的兵力锐减，德军部队别无选择，只能调头向7月5日进攻的发起地实施战斗撤退。至此，无论从目的还是意图而言，整个库尔斯克战役已经彻底结束。
结局
北部德军部队对库尔斯克的地面进攻停顿后，苏军西方面军（索科洛夫斯基上将）发起“库图佐夫”行动，对德军第2装甲集团军发起了攻击。由于德军将注意力完全集中在进攻上，完全没有料到会遭到苏军突然的袭击，防线很快就被突破。很明显，苏军即将切断沃尔特·莫德尔将军指挥的德国第9集团军的运输线。德军被迫进行了激烈抵抗，最终阻止了苏军的进攻。然而，战斗到此远远没有结束。
“库图佐夫”行动开始后不久，波波夫将军指挥布良斯克方面军向奥廖尔发起了进攻。奥廖尔是该地区重要的公路和铁路枢纽，受到德军的高度关注。经过一周的战斗，苏军攻克了奥廖尔，而后继续向前推进。8月中旬，德军已经无法继续坚守在库尔斯克突出部北翼的阵地，最终不得不放弃。
由于从库尔斯克北面发起进攻的企图已经落空，后撤的德军开始在库尔斯克以西75英里处构筑防御阵地。南部地区的德军也遭遇了同样的失败命运。科涅夫的草原方面军和瓦杜丁的沃罗涅日方面军对其发动了代号“鲁缅采夫”行动的进攻，准备消灭突出部南侧的德军部队，而后向别尔哥罗德和哈尔科夫推进。
苏军在库尔斯克战役结束后不久，于1943年8月初发动代号“鲁缅采夫”的进攻行动，东线德军遭受重大打击。参战的苏军部队大约70万人，几乎是德军的3倍。其后数月，苏军迅速向第聂伯河推进。1943年年底，苏军挺进到第聂伯河岸，随时准备向日益虚弱的敌军发起新一轮攻击。
8月3日，当“鲁缅采夫”行动开始之际，德军再次遭到了苏军出其不意的攻击。当时，尽管德军准确地判断出了草原方面军和沃罗涅日方面军在库尔斯克会战中遭到重创，却低估了苏军向前线补给兵员的能力。因此，他们未对苏军的进攻做好准备。在遭到突然攻击时，他们一个个惊讶得目瞪口呆。苏军突击部队在战斗初期取得相当大的战果，第二天傍晚就收复了别尔哥罗德，而后继续向博尔杜戈夫和哈尔科夫进军。尽管德军当即发起了反击，但没有任何效果。8月21日，哈尔科夫第四次也是最后一次易手。
就在“鲁缅采夫”行动进行之际，罗科索夫斯基将军的中央方面军也从库尔斯克周边发起了攻击。此外，南方面军和西南方面军也向德军南方集团军群发起了进攻。最终，1943年9月中旬，南方集团军群被赶到了第聂伯河对岸。9月23日，苏军先头部队在河对岸建立了一处桥头堡，主力部队随即抵近至戈麦尔与扎波罗热亚之间的河岸地带。
苏军官兵跃出战壕冲向敌人。照片中趴在地上的那名士兵手中拿着的PPSh41型冲锋枪，有着一个71发子弹装的鼓形弹匣。他身后不远处的那名士兵端的是“图卡列夫”自动步枪，苏军大多数部队最初装备的就是该型步枪。
苏军持续发起进攻行动。10月25日，苏军已经切断了克里米亚地区的德军退路。德军在克里沃罗格地区再次进行了反击，击败了部分苏军先头部队。然而，这已无法阻挡苏军向基辅推进的步伐。11月3日，苏军对基辅发起了攻击。48小时之后，基辅再次回到苏军手中。随着圣诞节的临近，德军手中只剩下了第聂伯河西岸的几小块地方，他们希望能够坚守到苏军无力进攻时。然而，苏军并不打算在1943年剩余的日子中有所松懈，他们决心在1943年结束之前再次给德军以毁灭性打击。