斯大林格勒战役结束后，苏德战场的局面，似乎有扭转之势。苏军连续发动一系列反攻，德军节节后退。于是，很多人认为德国人在东线顶不住了。实际上，1943年初的德军，仍有再出手的能力。很多苏军统帅没有注意到，德国人的撤退很讲技巧，他们往往以大量杀伤苏军作为撤退的代价。比如曼施坦因指挥部队后撤时，每次都让对手付出的代价比自己高，才撤出一块地方。而苏军急于反击，根本不在乎死多少人。同时，苏军反击面过宽，战线拉得太长，首尾难以相顾。苏联人似乎正在犯德国人刚刚犯的错误。
德军在斯大林格勒的惨败，并没有让希特勒难过多久，他仍然要把战争进行到底。此战之后，德国实行了全国总动员，竭力扩充兵员，几个月内便将苏德战场的德军总数补充到520万。希特勒和他的将领们希望夺回战场主动权，狠狠揍一顿苏联人。
在这种情形下，苏军上下仍是一片盲目乐观。斯大林在1943年5月1日签署的命令中说：“德国、意大利法西斯阵营正在经历着最严重的危机，面临着灭亡的危险。”个别苏联军官看出苗头不对，但是，谁要说出来，便会吃不了兜着走。苏军最高统帅对在斯大林格勒战役中遭到沉重打击的德国东山再起、招兵买马的能力，明显估计不足。那些敢于实事求是评价战局的将领，全都断送了自己的前程。比如，斯摩棱斯克炮兵学校校长彼德罗夫少将在一次会议上发表意见说：“斯大林格勒保卫战之后，德国人养好了自己的伤口，并且变得更加强大，应该给予足够重视。”结果他立即遭到逮捕，并被判处25年徒刑。
其实，两国交兵，藐视敌人是很平常之事。问题是，战略上藐视敌人，战术上得重视敌人。要是在战略上藐视敌人，战术上也藐视敌人，那就麻烦了。极端地拒绝真相，真相就会逃之夭夭吗？当然不会！1943年，苏联人带着恐怖威慑下的乐观精神，跟他们的老对手又斗在一处，他们相信德国人除了败退已别无选择。
战斗一开始也确实如此。德军第六集团军在斯大林格勒被包围后，苏军发动了大规模攻势，打击德军南方集团军群的其他部队。1943年1月2日，苏军发动“星球”行动，准备收复哈尔科夫、别尔哥罗德及库尔斯克。虽然希特勒下令坚守，但德军仍然在2月16日弃守乌克兰重镇哈尔科夫。
2月19日，曼施坦因指挥南方集团军群向顿涅茨河和第聂伯河之间的苏联西南方面军发起反击。至3月2日，苏军西南方面军遭到了重创，3月14日，苏军被迫放弃刚刚攻占的哈尔科夫，后撤至库尔斯克南面的奥博扬地区。
曼施坦因的这次反击，造成苏德战线形成了一个以库尔斯克为中心的突出部。在其北部，德军中央集团军群控制了奥廖尔一带。在其南面，曼施坦因的南方集团军群控制了别尔哥罗德地区。在突出部内的是苏军中央方面军和沃罗涅日方面军。苏德双方重兵云集，在此形成僵持，一场规模宏大的战役即将开始。德国人最新研制的“虎”式重型坦克，在白茫茫的大地上碾过，威力巨大的88毫米坦克炮让人望而生畏。
一场恶战即将打响。
对于库尔斯克战役，德军名将曼施坦因提出了两个方案，一是趁苏军立足未稳，立即发动进攻；二是等苏军先行进攻，待其疲惫之后，德军再行反攻，并包抄苏军后路。在这两个方案中，曼施坦因更看好第二个，却被希特勒拒绝了。希特勒认为让苏军抢先进攻太过冒险。然而，希特勒虽然选择第一个方案，却又一再犹豫和推迟，以便集中足够多的新式坦克。事实却是，有了英美的援助，苏军的力量增长已经超过德军。
库尔斯克突出部就像一个拳头，从苏军的战线中延伸出来，其正面长约250英里，而底部却不到70英里。苏军有众多部队驻扎在这个突出部。曼施坦因主张在南北两翼同时发起钳形攻击，合围并歼灭突出部内的全部苏军。
曼施坦因的方案，得到了德国陆军总部参谋长蔡茨勒大将和中央集团军群司令克鲁格元帅的支持，但也遭到了装甲兵总监古德里安大将的反对。古德里安的反对理由是，1943年春，德军坦克在东线损失巨大，作为德军主战坦克的3号、4号坦克已被证明不是苏军T-34坦克的对手，而新研发的5号“豹”式坦克和6号“虎”式坦克，月产量却很少，分别只有50辆和25辆，数量上处于劣势。古德里安认为发动库尔斯克战役，将使德军损失大量坦克。
曼施坦因和古德里安，都是德军名将，他俩意见不一致，搞得希特勒犹豫不决。最终，希特勒决定采纳曼施坦因的作战计划，作战代号为“堡垒”。“堡垒”作战本计划在5月4日发动，但由于雨季来临以及德军准备不足而一再拖延，最后确定在7月5日发起进攻。
虽然7月5日是德军选定的进攻时间，率先发动进攻的却是苏军。7月4日夜，在突出部南部的苏联近卫第六集团军俘虏了德军的一个士兵，得知德军即将在第二天开始进攻。7月5日凌晨，突出部北部的苏联第十三集团军也俘虏了一个德军中士，他也供认德军将在几小时后发起进攻。为了打乱德军的进攻步骤，朱可夫立即下达了炮击德军阵地的命令。
库尔斯克会战开始了。
苏军的炮击让德军措手不及，造成了很大损失，进攻时间比原计划推迟了3个小时。在损失了36辆坦克后，德军艰难地越过了苏军设置的反坦克雷区，猛攻苏联第六十七近卫步兵师的防线。面对德军3个师的强攻，苏联第六十七近卫步兵师难以抵挡，被迫后退。苏联沃罗涅日方面军司令瓦杜丁紧急抽调预备队组织第二道防线，但德军仍然在6日突破了苏军第二道防线。这天，德国空军出击的飞机超过1000架次，完全压制住了苏联空军。经过一整天的激战，双方的损失都很大。
6日傍晚，瓦杜丁向华西列夫斯基请求增援。华西列夫斯基在得到斯大林同意后，立即把草原方面军第五近卫集团军的第二、第十坦克军的353辆坦克调给了瓦杜丁。斯大林还亲自打电话给瓦杜丁，要他不惜一切代价，挡住德军的进攻。
7日，苦战一天的德军只向前推进了几公里。第二天，德军仍然强攻苏军防线。逐渐站稳脚跟的瓦杜丁也在筹备反攻，他向最高统帅部请求把草原方面军的第五近卫坦克集团军和第五近卫集团军调给他指挥。他的请求很快被斯大林批准，但这两支部队几天后才能到达作战地点。
经过7日和8日两天的空战，苏联空军也逐渐扭转了劣势，夺取制空权只是时间问题。
9日，瓦杜丁指挥的苏军在正面抵挡德军进攻的同时，在两翼不断发动反击，虽然这些反击都遭遇了挫败，却使德军无法集中全部力量攻击他们的目标。
此路不通走他路，曼施坦因见无法从正面突破奥博扬苏军阵地，便决定先从右翼突破，他命令第二党卫装甲军转向东北的普罗霍罗夫卡。德军在右翼的进攻比较顺利，经过两天的战斗，攻到了普罗霍罗夫卡城下。库尔斯克会战的高潮——坦克大战即将上演。
7月12日晨，苏德双方几乎在同时开始对攻，普罗霍罗夫卡坦克大战打响了。
战斗中，德军的“虎”式坦克大显神威。“虎”式坦克的88毫米坦克炮可以在交战距离以外就将苏军的T-34坦克击毁，而T-34坦克的76毫米炮在同样射程无法对“虎”式坦克造成威胁，所以T-34坦克根本不是“虎”式坦克的对手。苏联人自己也认识到了这一点，苏联近卫第五坦克集团军的作战报告中说，坦克军已经丧失了进攻的能力，已经将剩余的坦克编入步兵部队。
苏联人习惯了夸大战绩，说在普罗霍罗夫卡坦克战中德国人损失了300多辆坦克。事实上，与苏联近卫第五坦克集团军交战的德国坦克兵团，只被击毁了5辆坦克，另有38辆坦克和12门突击火炮受损。而苏联近卫第五坦克集团军，则损失了不下300辆坦克和自行火炮。苏军的参战坦克几乎是对手的4倍，与德军坦克的数量对比是1000:273。
德国坦克之所以能赢得这么漂亮，主要是由技术决定的。德国的“虎”式、“豹”式坦克在各项重要的战斗技术指标上都超过了苏联的T-34坦克。另外，当时苏联的坦克驾驶员的训练水平很低，平均实习时间只有5到10个小时，而熟练驾驶坦克至少需要25个小时。
在这次坦克大战中，德军虽然以相对较小的损失，摧毁了数倍于己的苏军坦克，却没有实现攻占普罗霍罗夫卡的战斗目标。另外，苏军仍然拥有超过1000辆坦克，有实力发起大规模反攻，战场上的主动权在向苏军倾斜。
在北线，德军7月5日的进攻也因为苏军的炮击而推迟了2个多小时。持续几十分钟的炮火打击和空中轰炸之后，德国第九集团军开始进攻。
德国第九集团军司令莫德尔声东击西，先在左翼以3个步兵师实施佯攻，但被苏军挡住了。在主攻方向，德军投入了4个装甲师和3个步兵师，经过激烈战斗，德军艰难突破了苏军的第一道防线。战斗至5日结束，德军至少损失了70辆坦克，却只向前推进了不到10公里。
在苏德陆军激战的同时，双方空军也在空中激烈厮杀。只在7月5日一天，德国空军就出动飞机1000多架次，苏军也出动了飞机600多架次。
7月6日，苏联中央方面军司令员罗科索夫斯基发动反击。莫德尔也把预备队投入了战场。于是，又一场坦克大战展开了。结果，苏军的两个坦克旅遭到重创，损失了约70辆坦克。德军乘胜前进，推进到了苏军第二道防线。
7月7日凌晨，德军再次发动进攻，意图夺取交通枢纽波内里。波内里的战斗异常激烈，德军数次攻入市区，却都被顽强的苏军赶了出来。
战斗进行到7月8日，德军虽然给苏军造成了很大的伤亡，但苏军依然坚守住了阵地。德军付出惨重代价后，占领了大半个波内里城区，但苏军仍然控制着城内的一些重要据点，使德军无法继续推进。
7月9日，莫德尔以300辆坦克向苏军阵地发动了最后一次进攻，却一无所获。德国第九集团军的攻击能量被消耗殆尽，被迫转入防御。
此时，苏联空军在付出了惨重代价后，已经夺取了库尔斯克北部地区的制空权，给德国地面部队造成了很大威慑。7月5日到10日，德国空军击毁苏军飞机1269架，自己仅仅损失了62架。德国击毁敌机上百架的超级王牌飞行员，基本都是在苏德战场上取得的成绩。甚至直到战争的最后一年半，德国的菜鸟飞行员，都是先到苏德战场练手，在那里学会超低空飞行，然后再到西线去跟英美飞行员作战，可见苏联飞行员作战能力之差。另外，德国的作战飞机性能占优，德国空军利用战术上的优势，把飞机集中在一些重要战区，对苏军发动猛烈反击。苏联空军则完全凭借数量上的优势，与德军较量。
此时，意大利局势突变。英美联军于1943年7月10日，在意大利西西里岛实施登陆作战，德国在意大利地区的兵力无法抵御英美盟军的进攻。同时，希特勒认为库尔斯克会战不仅看不到胜利的希望，而且德国第九集团军有被苏军切断后路、合围歼灭的危险。于是，希特勒决定终止“堡垒”计划，抽调苏德战场的兵力到意大利战场。
曼施坦因却强烈反对，他认为战役刚刚进行到决战阶段，此时终止“堡垒”计划是错误的，德军还有足够的力量，可以用优势的坦克消耗苏军的装甲力量，这样至少可以让苏军不能在德军撤退时立即发起有力的反击。
可是，希特勒听不进曼施坦因的劝告，最终下令终止“堡垒”计划。
曼施坦因担心的苏军反攻，开始了。斯大林决定于7月12日发动反攻，并以打败拿破仑的俄国元帅库图佐夫的名字作为战役代号。12日凌晨，苏军向奥廖尔的德军阵地进行了持续2个多小时的炮击，随后发动反攻。德军顽强抵抗，给苏军造成了重大伤亡。
7月16日，感到无力抵抗的莫德尔向希特勒请求放弃奥廖尔，但被希特勒否决。7月25日，墨索里尼下台，任谁都看得出来，意大利即将退出战争。希特勒不得不紧急从东线抽调兵力开赴意大利，而在奥廖尔突出部的德军又面临被苏军合围的危险。莫德尔再次请求后撤，希特勒最终同意弃守奥廖尔。
8月5日，苏军占领奥廖尔，并乘机追击撤退中的德军。至16日，苏军的反攻基本结束。
在奥廖尔战役中，苏军歼敌20万人，向西推进了150公里。为此，苏军付出了惨重的代价，伤亡43万人，比德军伤亡人数多出了一倍。
在南线，苏军的反攻日期最终确定在8月3日。
8月3日凌晨5点，苏军万炮齐发，炮击持续了2个多小时，大量炮弹如暴雨般倾泻到德军阵地上，最后以一阵“喀秋莎”火箭炮齐射结束，随后苏军坦克和步兵发起攻击。苏军很快突破了德军的第一道防线，经过一天的战斗，苏军纵深推进了10-15公里。8月5日苏军收复别尔哥罗德，7日占领德军后方的后勤供应基地博戈杜霍夫，缴获大量德军物资。
在接下来的两天，苏军坦克部队推进过快，而步兵忙于清理被包围的德军，导致苏军的坦克部队和步兵的进攻步伐已经脱节。敏锐的曼施坦因看到了这个契机，希望抓住苏军的漏洞实施反击。
8月11日，准备反击的德军已经集结完毕，曼施坦因开始反攻。而此时苏军的坦克部队仍然处于追击状态，分散很广，各个部队之间缺少联系和配合。最致命的是，苏军没有察觉德军的进攻意图。11日晚，苏联第一坦克集团军的第四十九坦克旅和第十七坦克团被德军围歼，如果不是苏联第五近卫坦克集团军及时赶来支援，第一坦克集团军很可能会全军覆灭。12日，苏军被迫后退。14日，苏联第六近卫集团军的第六坦克军遭到惨败。
战斗进行到8月17日，苏德双方都遭受了巨大损失。德军的反击，虽然重创了苏军，曼施坦因却没有力量进一步扩大战果。苏军在数量上的优势，再次起到了决定性作用，他们很快站稳了脚跟，并展开了反攻。苏军在20日强渡位于哈尔科夫西面的乌德河，并在南岸建立了桥头堡，随后展开对哈尔科夫的进攻，攻城战斗异常激烈。22日晚，苏联第五十三集团军率先攻入城内，并于次日收复了哈尔科夫。
此时，库尔斯克战役才算结束。
苏军虽然取得了库尔斯克战役的胜利，却付出了令人吃惊的代价，共有大约167万人阵亡、受伤和被俘。库尔斯克战役期间，苏军的伤亡人数达到整个第二次世界大战的最高峰。关于德军的伤亡，苏联人说是50万，实际上德军伤亡36万。可以说，苏军的胜利是由无数战士的鲜血换来的，这话没有一点儿水分。
库尔斯克战役的胜利，让苏军获得了苏德战场的主动权。此后德军再也没有在东线发起有威胁的进攻。由此，苏联人将胜利的一切荣誉归给斯大林，称他是库尔斯克战役的总设计师。斯大林在评价库尔斯克战役的结果时说，它证明了红军不仅在冬季，而且在夏季都有能力进攻。这次会战后苏军又向德军发动了连续攻势，收复了大量失地，在11月收复了基辅。同时，苏军的各级指挥员也在战火中迅速成长，指挥水平有所提高。但即便如此，德军的素质仍然远在苏军之上，苏联军官即使吸收了实战经验，但将领的瞎指挥，也让苏军在此后仍要蒙受巨大的损失才能换取胜利。苏德战争中，苏联损失的坦克、战机、人员数量都超过德军，坦克的损失更是达到德军损失的20倍。但在盟国强大的军事工业支持下，苏联的损失，可以在短时间内得到弥补，而德国却不能。这次大规模杀伤苏军的战役，竟然成了德国的失败。
库尔斯克战役结束后，苏联的崔可夫将军说：“德军在战术上并无错误。但是，他们拿希特勒来做统帅，却犯了战略上的错误。”