但是德军在多年的战斗中历练成长，技战术水平和经验明显优于苏联坦克车组，可以说是二战中各国之最。
另外，德军坦克在火力、通讯、火控上几乎有压倒性优势，苏军在这几项指标上丝毫没占到便宜。
坦克大战一直从早晨到黄昏，双方都蒙受了重大的损失。
相比之下，德军由于防护好、射速快、素质高，损失较毛熊来说少。
傍晚时分，苏军第5装甲集团军几乎损失半数坦克，约400辆的损失；德军保住了阵地，但是装备和兵力也损失巨大，约70辆坦克被摧毁，再也无力向前进攻，“堡垒”计划已然失败……当日晚些时候，德军被迫撤出普罗霍夫卡地区。
7月14日傍晚，德军的进攻被彻底挫败，此时南北两个集团军群之间还有100多公里。
时间回到几天前，7月10日英美盟军于意大利西西里岛登陆，为应对双线作战的任务，希大爷在13日召开会议调遣东线兵力前往意大利迎敌。
几天后，第4装甲集团军的党卫军第2装甲军前往意大利，肯普夫集群的第3装甲军前往顿巴斯加强防御。
7月16日，德军在后卫部队的掩护下退回出发阵地，“堡垒”计划已不抱希望。
7月18日，毛熊最高统帅部指示草原方面军也投入了战斗，南方集团军群的正面压力急剧上升。
7月23日，沃罗涅什方面军和草原方面军开始追击撤退的德军，收复至5日开战前的阵地。“堡垒”计划彻底破产。
库尔斯克战役的防御阶段结束后，苏军以充分准备的防御拖垮了德军，严重的损失迫使德军统帅部动用了大批的预备队，以至德军整个库尔斯克地区已无兵可调。
而苏军的五个方面军只有中央方面军、沃罗涅日方面军参加了第一阶段的激战，西方方面军，布良斯克方面军，草原方面军的大部已整装待发，5个方面军共31个集团军正对德军虎视眈眈。
现在，德军已然是强弩之末，苏军在强大的兵力、空军、装甲部队的支持下，拉开了反攻的大幕，准备给德军毁灭性的打击。
7月12日，西方面军左翼部队和布良斯克方面军在空军第1集团军和第15集团军航空兵分别支援下，对防御奥廖尔地区的德军中央集团军群（部署有约30个师）发起突然袭击，随后中央方面军也发起反击，行动代号“库图佐夫”。
这次攻击从奥廖尔北部发起，直取德军中央集团军背部，准备全歼奥廖尔地区的德军集团。
在强大的炮火准备与空军掩护下，苏军长驱直入、所向披靡，迅速突破德军一线防御。
德军第9集团军司令莫德尔下令库尔斯克地区德军转入全线防御，所有空军调回支援防御作战，并派遣4个师火速驰援，全力守住第二道防线。
毛熊最高统帅部立刻投入预备队，但预备队在发起进攻后一周才到达并投入作战，此时德军的防御已变得十分稳固。
此时苏军进攻部队达到160余万人，面对德军完备的防御体系，采取全面进攻和重点突破结合的方式，在关键地域投入压倒性的兵力和技术装备，压倒德军反抗。
担任奥廖尔北部主攻的是苏军近卫第11集团军，在强势撕开德军防线后，向西南德军后方奔袭。7月21日，向西前进了50公里解放博尔霍夫。
此时德军形势已十分紧急，存在被苏军全歼的风险。
但是因苏军宏观层面的指挥失误，德军趁机撤离原阵地保留了相当的力量。
8月5日，苏军一路追击，解放了奥廖尔。
8月18日，苏军前出到德军在布良斯克东部的防御阵地。
在遏制了德军南方集团军群进攻后，苏军沃罗涅日方面军花了三个星期才掌握了优势。
8月3日，苏军沃罗涅夫日方面军、草原方面军和西南方面军一部在别尔哥罗德西北地域发起反击——德军部署的三十个师的重兵集团已被百余万苏军盯住了。在空军和远程炮兵支援下，苏军突击兵团以破竹之势压垮了德军防御。
8月5日，进攻发起三天后苏军解放了别尔哥罗德。当天，莫斯科响起了礼炮，这是战争爆发以来第一次礼炮齐鸣，是向奥廖尔和贝尔格罗德的解放者致敬，124门礼炮鸣12响表达敬意。
8月11日，苏军切断了哈尔科夫-波尔塔瓦铁路，从西面逼近了哈尔科夫，同时草原方面军也从北面和东南面进行包围。此时，城内德军还有8个步兵师和2个装甲师以及零星部队。
8月11日至20日，德军在支援中央集团军群的装甲师返回后，在博戈杜霍夫和阿赫台尔卡地域实施了两次反击，企图阻止苏军前进。苏军在短暂的混乱后击退德军反击，德军因消耗过大彻底失去力量。
8月22日下午，毛熊空军发现德军开始撤离哈尔科夫。为了留住逃跑的德军，就当天夜里，草原方面军向哈尔科夫发动了进攻。
8月23日，苏军攻占了哈尔科夫。夜晚，为庆祝库尔斯克战役的全面胜利，莫斯科224门大炮鸣礼炮20响向哈尔科夫的解放者致敬。
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