在歐洲南線戰場，就在德軍準備進攻的時候，蘇軍陣地上突然而來的大規模炮擊讓德軍傷亡慘重，使得德軍按原計劃進攻的時間整整推遲了三個小時。
而德軍南方集團軍群的第4裝甲集團軍根據預定計劃發動進攻，在損失36輛坦克後，德軍艱難的越過了蘇聯紅軍的反坦克雷區，猛攻蘇軍第67近衛步兵師的防線，面對德軍3個師的進攻，蘇第67近衛步兵師實在難以抵擋被迫後退，蘇軍沃羅涅日方面軍指揮官瓦圖京於是把方面軍預備隊調了過來，以期能把德軍擋在第二道防線外。但不幸的是德軍還是在蘇聯紅軍第二道防線上打開了一道缺口，並強渡了佩納河。
因為德軍的進攻比預料的要兇猛得多，瓦圖京被迫取消了原定反攻，而將計劃用於反攻的第1坦克集團軍的部分坦克佈置在防線後方以支援步兵進行防守，部分坦克佈置在側翼打擊德軍。這一天，德國空軍出擊了超過1000架次，完全壓制住了蘇聯空軍。經過一天激戰，雙方都受到了損失慘重。
7月6日傍晚時分，瓦圖京實在頂不住了，不得不向蘇軍總參謀長華西列夫斯基請求增援，華西列夫斯基在徵得蘇軍最高統帥部同意之後，把草原方面軍第5近衛集團軍的第2和第10坦克軍353輛坦克調往沃羅涅日方面軍。同時瓦圖京接到斯大林親自打來的電話，要求他不惜一切代價，阻止德軍在庫爾斯克突出部南部的突破。
瓦圖京的請求被批准了，但是這些部隊趕到庫爾斯克需要幾天的時間，在7月7日和8日的戰鬥中，南線再次爆發了血戰，瓦圖京指揮部承受了慘重的傷亡死死頂住了德軍的瘋狂攻勢，德軍只向前推進了數公里，未能達成突破蘇軍防線的任務。
這兩天蘇軍雖然打得很慘。不過在制空權方面，蘇軍逐漸挽回了頹勢，奪取制空權只是時間的問題，德國空軍雖然裝備先進，可惜在數量上對於蘇聯空軍來說實在太少，蘇聯空軍完全就是以數量優勢而取勝，在雙方的裝備和科技水平相差不是太大的情況下。只要指揮上不出現太大的錯誤，數量上佔多數的往往會取得優勢，這是必然的結局。
7月9日，這一天是這場會戰當中最為關鍵的，為什麼？因為這一天的戰鬥使得蘇德雙方的坦克集團終於在兩天之後面對面了。
瓦圖京指揮部隊繼續在正面抵擋德軍向奧博揚推進，同時在兩翼連續發動反擊。雖然這些反擊一次又一次的遭到失敗，但卻使德軍無法全力以赴的攻擊他們的主要目標。德第4裝甲集團軍司令霍斯將軍見無法從正面突破奧博揚，便決定先從右翼突破，他命令第2黨衛裝甲軍轉向東北的普羅霍羅夫卡。接下來的兩天，德軍的進攻還比較順利，他們攻到了普羅霍羅夫卡城下。
7月11日5點，在蘇軍完成反攻的準備以前。德第2黨衛裝甲軍以「阿道夫?希特勒」師和「骷髏」師兩個師的兵力向著普羅霍洛夫卡發起了攻擊，「帝國」師則繼續保護德軍的右翼，為了保證進攻的成功，德軍集中了其空軍向蘇軍的防禦陣地發起了空前猛烈的轟擊，在這個攻勢下德軍迅速地突破了蘇第2坦克軍的防線，在9：05分，該師就抵達了普羅霍洛夫卡。
德軍前進速度之快，大大出乎了蘇軍的預料。在此地防禦的是蘇第9近衛傘兵師，該師並加強有第57重型坦克團和第301反坦克團，該團任務是掩護第5近衛坦克集團軍的集結區域，按計劃該師最早也將在12日投入戰鬥。
但11日早上越來越近的槍炮聲，使該師意識到戰鬥就迫在眼前了。在近1小時的炮擊和轟炸後，「阿道夫?希特勒」師於09：50向由第9近衛傘兵師26近衛傘兵團2營據守的252.2高地發起了連續不斷的攻擊，蘇聯傘兵們打得格外頑強。德軍經過了3個多小時的激戰後才在13：10攻佔了252.2高地，這給蘇軍贏得了時間。
在11日接下來的時間裡，德軍冒著蘇軍密集的火力和不斷的反衝鋒，緩慢地向普羅霍洛夫卡前進。他們在這一天中取得了相當不錯的進展，但未能攻克普羅霍洛夫卡。在11日晚上19點，在前進指揮所，瓦西列夫斯基和羅特米斯特洛夫親眼看到了德軍坦克的突破。於是瓦西列夫斯基當即命令羅特米斯特洛夫提前發動反攻。而這時由於正陷入和德第48裝甲軍的苦戰中，蘇第1坦克集團軍根本不可能在12日發起反攻，所以一切只能靠第5近衛坦克集團軍了。
蘇軍攻擊發起時間被定為12日8點30分。在同一時間，德軍也在緊張地準備12日的進攻，在11日的激烈戰鬥中，德軍也蒙受了重大損失，「阿道夫?希特勒」師實力下降到60輛坦克和10門強擊火炮，在整個晚上，德軍完成了兵力重組，並且把一批新到的或修復的坦克補入部隊，這使第2黨衛裝甲軍12日發起攻擊時，其坦克數量反而超過了前一天的數量。對雙方來說，一場至關重要的戰鬥就要開始了。
人類歷史上最大規模的坦克集群對決就要在普羅霍羅夫卡城下展開了，7月12日這一天是最為激動人心的一天。
7月12日清晨一場特大雷雨席捲整個交戰區域，6點30分，德國空軍開始了對蘇軍防線的轟炸，接著08：30，德國第2黨衛裝甲軍團和蘇聯第五近衛集團軍坦克集群、第一坦克集團幾乎是同時向對方發起衝鋒。
普羅霍羅夫卡城下，雙方聚集了超過一千五輛坦克和自行火炮（根據戰後雙方公佈的戰果統計的，史料記載是這場坦克大戰沒有這麼大的規模），如果從高空俯視地面，就會發現地面分上成兩個正營，雙方坦克和自行火炮密密麻麻。
隨著雙方開始向對方發起衝鋒，整個地面上升起了滾滾濃煙，這是坦克集群在高速行駛過程發動機排氣孔排放的濃煙，在坦克集群衝鋒的過程中，雙方的自行火炮都向對方的坦克集團開炮攻擊。
兩軍迎頭撞擊在普羅霍洛夫卡郊外的原野上，為了躲避德軍致命的遠距離炮火的威力，蘇軍指揮員下令坦克以最高速度衝向德軍。只要能接近德軍的坦克，那麼t-34就能發揮其機動性的優勢來戰勝笨重的「虎式」坦克。在衝鋒過程中，蘇軍的坦克付出了可怕的代價，在德軍「虎式」坦克和88毫米反坦克炮的轟擊下，一輛接著一輛蘇軍坦克爆炸起火，但蘇軍並沒有後退。
一輛輛被擊中的坦克像炸爆米花一樣，蘇軍的t-34根本無法扛住德國虎式坦克的轟擊，被摧毀之後就開始燃燒，燒得烏七八黑。
在12日一整天裡，蘇軍一直以這種最熱血的方式不停的發起了一波接一波的攻擊。戰鬥成焦灼狀態，在雙方接近後，戰鬥變得更加慘烈，坦克一輛一輛地被摧毀。雙方將士都打「瘋」了，不少坦克兵們，在座駕被擊毀後就在坦克的殘骸旁，用輕武器互相射擊，甚至進行肉搏。慘烈的戰鬥從早上一直進行到夜晚，精疲力竭的雙方才停了下來。而戰場上到處都是坦克殘骸和屍體。
羅特米斯特洛夫檢查了一天的戰鬥，發現蘇軍雖未能完成摧毀第2黨衛裝甲軍的任務，但至少德軍向普羅霍洛夫卡的突破被擋住了。羅特米斯特洛夫認為，德軍仍具有可觀的實力，因此他決定第18和29坦克軍先轉入防禦，以爭取時間完成部隊的重新集結。蘇軍第29坦克軍在12日的戰鬥中損失慘重，損失高達70%以上，而第18坦克軍投入戰鬥的第170和181坦克旅也同樣受到很大損失，181坦克旅在作戰中全部覆滅，旅長都被殺死。該軍的第110坦克旅和第36近衛坦克團也損失過半。總的來說，蘇軍在12日普羅霍洛夫卡損失坦克和自行火炮在400輛左右。在這同時，德軍損失接近其總兵力的30%，也就是60輛坦克和自行火炮。
從雙方損失數量來看，德軍無疑取得了戰術上的勝利，但在戰略上看德軍失敗了。由於第2黨衛裝甲軍未能在12日奪取普羅霍洛夫卡，肯夫兵團也未能達成突破，這使得蘇軍有時間把處於有被合圍危險的其左翼部隊撤回下一道防線，同時蘇軍的援兵也源源趕到了，這使得蘇軍下一道防線將更為堅固，德軍在庫爾斯克戰役中失去了唯一一次合圍消滅蘇軍大量部隊的機會。