Seharusnya, waktu Jerman melakukan penyerangan adalah 4 Mei 1943, tetapi Hitler ingin menunggu tank Panther dan kendaraan penghancur tank berat Ferdinand/Elefant siap dioperasikan. Setelah itu sempat terjadi beberapa kali pengunduran waktu penyerangan.
Tanggal 12 Juni merupakan tanggal yang direncanakan selanjutnya akan tetapi kekalahan dari front Afrika di Tunisia memaksa Hitler untuk mengundurkan waktu penyerangan selama hampir tiga minggu hingga bulan Juli 1943.
Pada malam tanggal 3 Juli 1943, sehari sebelum penyerangan, pasukan Jerman menyusup untuk membersihkan dan menyiapkan jalan melalui beberapa ladang ranjau, dengan cara menusuk ranjau dengan bayonet, mengangkatnya dan mengamankan dengan tangan.
Menurut testimoni dari insinyur divisi Großdeutschland (Jerman Raya) , 10 orang prajurit dari pasukan pekerja ke-2 telah mengamankan sebanyak 2.700 ranjau pada malam itu, yang dikerjakan rata-rata satu ranjau per-menit setiap orangnya.
Pada tanggal 4 Juli 1943, pukul 14.45 waktu setempat, ratusan pesawat Stuka Jerman yang tergabung dalam lima grup Armada Udara Ke 4 menyerang area sekitar Butovo yang terletak 500 yard di dalam garis pertahanan Soviet sepanjang 2 mil.
Serangan ini berlangsung selama 10 menit dan dilanjutkan dengan gempuran meriam dan roket artileri untuk membuka posisi pasukan Uni Soviet. Armada Panzerkorps Ke-III bergerak menyerang posisi Soviet di sekitar Savidovka, Alekseyevka dan Luchanino.
Dan pada waktu yang bersamaan di Butovo, Resimen Pengawal Senapan Soviet Ke 199 diserang oleh Resimen Panzergrenadier Ke 3. Dataran tinggi sekitar Butovo mampu dikuasai oleh Divisi Panzer Ke 11. Di arah barat Butovo, Divisi Panzer Ke 3 menghadapi perlawanan sengit dari pihak Soviet sehingga tidak mampu untuk mengamankan sasarannya hingga larut malam.
Sementara itu, armada Panzerkorps Ke-II melancarkan serangan pendahuluan untuk mengamankan pos pengamatan yang akan digunakan untuk pertempuran selanjutnya. Disini mereka mendapatkan perlawanan yang kuat hingga harus menggunakan penyembur api untuk mengamankan bunker dan pos penjagaan. Pada pukul 22.30, Marsekal Zhukov memerintahkan Tentara Merah untuk membalas dengan melancarkan bombardiran artileri bertubi-tubi ke posisi Jerman, yang mampu memperlambat gerak dari Jerman.
Esok harinya, secara mengejutkan serangan balasan yang dilakukan Angkatan Udara Soviet berhasil membombardir sejumlah pangkalan Luftwaffe serta formasi tank Jerman dan menimbulkan korban yang tidak sedikit pula dari serangan mendadak tersebut. Namun, serangan udara Jerman juga menimbulkan kerugian yang tidak sedikit bagi armada tank Soviet.
Di medan perang Utara, pergerakan Pasukan Jerman Ke-9 mengalami hambatan yang jauh lebih berat. Ratusan ribu ranjau yang ditanam Tentara Merah berhasil menciptakan kesulitan besar bagi pasukan Marsekal Walther Model.
Kemajuan yang diperoleh terlalu sedikit, perlu ahli dan teknisi ranjau serta kendaraan anti-ranjau untuk mengatasi rintangan itu. Sialnya, Model tidak memiliki teknisi dan armada yang cukup. Apalagi, jumlah tank yang dimiliki Model lebih sedikit dibanding armada tank yang dikerahkan untuk menggempur kawasan selatan Kursk. Selain itu, moril dan mental pasukan Model juga tidak setangguh pasukan von Manstein. Akibatnya, daya gempur pasukan Model cepat melemah.
Namun, di medan perang Selatan, Tentara Panzer Ke-4 dan Grup Tentara Kempf pimpinan von Manstein, yang dipersenjatai lebih lengkap (termasuk 102 Tiger I dan 200 Panther), mampu bergerak dengan lebih mulus meskipun menghadapi posisi pertahanan yang kuat dan ladang ranjau. Tercatat pasukan von Manstein mampu menembus pertahanan Soviet sejauh 25 kilometer pada 2 hari pertama serangan.
Namun, kinerja tank Panther tergolong mengecewakan; ketika bergerak menuju titik berkumpul, 45 dari 200 tank mengalami kerusakan mekanis dan harus diperbaiki. Ketika serangan dimulai, banyak tank Panther yang tersisa terkena ranjau dan tidak dapat bergerak.
200 tank Panther dari Korps Tank ke-48 lebih banyak menghabiskan waktu di depot untuk perbaikan daripada melawan musuh. Pada tanggal 11 Juli Grup Tentara Kempf mampu menembus ke pertahanan dalam Soviet. Pada saat ini, von Manstein mengira ia telah terbebas dari ladang ranjau dan dapat menghancurkan sisa-sisa pertahanan Soviet.
Esok harinya, pasukan Jerman (yang dimana termasuk unit-unit Waffen-SS seperti Divisi SS Ke-1 Leibstandarte Adolf Hitler, Divisi Panzer SS Ke-2 Das Reich, dan sebagainya) mulai bergerak menuju Prokhorovka.
Tapi, serangan balik Tentara Merah yang dilancarkan dari kawasan Prokhorovka justru berhasil menahan pasukan Jerman, bahkan mengakibatkan Tentara Panzer Ke-4 ditarik mundur. Pertempuran antara tentara Soviet dan Jerman diwarnai dengan duel tank dari jarak dekat dan serangan udara intensif, sehingga kerugian yang dialami oleh kedua belah pihak sama besarnya. Jerman sendiri kehilangan 300 Panzer III dan IV, setengah lusin tank Tiger dan 50 tank lainnya rusak parah. Namun, bedanya kendati jumlah total kerugian yang dialami Soviet lebih besar, dengan cepat Tentara Merah sanggup mengganti armada tanknya, sedangkan Jerman tidak.
Soal keunggulan tempur, tank Soviet, terutama T-34 dalam beberapa hal lebih unggul daripada tank-tank Jerman. Keunggulannya terletak pada kecepatan, lapisan baja dan desain bodi tank, serta mobilitas yang sangat baik.
Namun kali ini, T-34 dibuat tidak berkutik menghadapi tank Tiger, yang dengan meriam 88 milimeternya mampu menghajar T-34 dari berbagai sudut dan jarak berapapun. Maka, untuk menghancurkan tank Tiger, awak T-34 memakai taktik menyerang hand-to-hand, yaitu dengan mendekat bersama-sama lalu menembakinya dari jarak dekat, dengan dukungan dari meriam anti-tank dan artileri. Itu dilakukan mengingat meriam 76 milimeter T-34 tidak mampu menghajar Tiger dari jarak yang jauh, serta pelindung Tiger yang tebal tidak mampu ditembus oleh meriam T-34 waktu itu.
Jerman pun akhirnya berhasil dipukul mundur atau dengan kata lain mengkhianati doktrin tempur Jerman yang pantang mundur. Manstein dan Model memilih mundur mengingat mereka masih dibutuhkan untuk mempertahankan tanah Jerman sendiri. Jerman memutuskan untuk menghentikan serangan. Pada 23 Juli, Uni Soviet berhasil memaksa Jerman kembali.
