此时苏军在库尔斯克南部的情况已非常危险。沃罗涅日方面军的全部预备队已经投入战斗，但德军细细的楔子已经砸入苏军防御纵深，到达一个集团军的后方，德军似乎真的要砸漏苏军的防线了。如果在一年前，德军真有可能得手。但此时情况不同了，斯大林见南路德军缓缓向前推进，即根据华西列夫斯基的意见，亲自下令命草原方面军的近卫坦克第5集团军日夜兼程，向北开进，把这支新锐部队交给瓦杜丁。

　　与此同时，斯大林紧急命令朱可夫转向南部战线，负责协调沃罗涅日和草原两个方面军的行动。

　　瓦杜丁预计近卫坦克第5集团军在7月11日能赶到，于是收缩兵力，死守奥博扬。挡住去库尔斯克最近的道路，把另一条通道——普罗霍罗夫卡留给赶来的近卫坦克第5集团军。

　　曼施坦因见德军在奥博扬方向已经楔入苏军纵深，想乘胜长驱直入，不料遭到苏军的迎头痛击，经过连续两天的激战一无所获。于是，曼施坦因转而调头北上，直插普罗霍罗夫卡，想通过该城捅破苏军铁桶一样的防线。

　　曼施坦因的这一决定从战术上讲，无疑是对头的。可是，他所面对的是朱可夫和华西列夫斯基这样的对手。早在7月9日，朱可夫和华西列夫斯基就估计到南线德军在进攻奥博扬失败后肯定会调头冲向普罗霍罗夫卡，必定会同近卫坦克第5集团军和近卫第5集团军遭遇，届时定会有一场大规模坦克遭遇战。因此，苏军早已做好了遭遇战的一切准备。

　　一切正如朱可夫所预料的那样，德国第4装甲集团军果真在奥博扬受阻后冲向普罗霍罗夫卡，恰好与赶来的苏近卫坦克第5集团军和近卫第5集团军遭遇。

　　于是，第二次世界大战中规模最大的坦克决战在普罗霍罗夫卡爆发了。

　　决战的一方是德军装甲兵老将霍特和他的400多辆（门）坦克和自行火炮，其中100辆是世界最先进的“豹式”坦克。决战的另一方是苏军坦克兵新秀罗特米斯特罗夫将军和他的750辆（门）坦克和自行火炮。7月12日清晨，这两股钢铁洪流在普罗霍罗夫卡相碰了。

　　这天清晨，坚守在普罗霍罗夫卡西南的苏军第69集团军受德军200辆坦克的攻击，形势紧迫，向瓦杜丁求援。瓦杜丁立即命令罗特米斯特罗夫向德军发动反突击。

　　8时30分，罗特米斯特罗夫进行了15分钟炮火准备后，向德军发起了进攻。

　　几乎在同一时间，德党卫军第2装甲军的3个师——“帝国师”、“骷髅师”、“阿道夫·希特勒师”也发起了进攻。这次坦克大会战中，苏德双方一共投入坦克和自行火炮1200辆（门），战斗进行得极为激烈。在双方坦克交战的同时，在普罗霍罗夫卡以西地域的上空，双方在一天时间里还进行了12次激烈的空战。

　　德国的新式坦克虽然在装甲方面和火力方面优于苏军坦克，但由于双方进行的是坦克大战，德军坦克的火力优势体现不出来，而其厚装甲在近战中也显得不够灵活。在激战中，苏军坦克勇敢地冲入不灵活的德军坦克的战斗队形，进行猛烈的摧毁。

　　德军用重型坦克投入战斗的计划破产了。

　　这时，霍特感到形势不太妙，决定撤出战斗，重新部署兵力。可是，由于双方坦克搅在了一起，根本无法重新组织战斗队形，只能按不情愿的方式继续打下去。

　　苏军在战斗中勇猛顽强，在极端情况下宁肯与敌人相撞而同归于尽，也不让敌人活着逃走。

　　一个德国坦克兵对这次会战胆战心惊地回忆道：

　　敌人无数坦克向我们猛冲，我对俄国人压倒一切的威力的印象从来没有像那一天深。团团的硝烟使航空兵无法支援我们，大量T－34坦克很快冲破我们的队形，向整个战场猛攻。

　　战斗进行得异常惨烈，华西列夫斯基元帅后来在他的回忆录这样写道：

　　我目击了两股钢铁洪流于7月12日在库尔斯克突出部进行的真正规模的坦克决斗……数百门火炮和我们所拥有的全部火箭炮同时参加了战斗，结果在一小时内燃烧着的德军坦克和我方坦克遍布战场。

　　这场空前血腥的大战从上午一直进行到夜幕降临，整整持续了8个小时。德国人最终支撑不住，丢下熊熊燃烧的300多辆坦克，仓皇逃去。苏军近卫坦克第5集团军也损失过半，700多辆坦克残骸有的紧紧撞在一起，有的炮塔被掀掉，遍地都是被烧成焦炭的尸体……

　　尽管在这次战斗中苏军的损失超过德军，但是战场的真正胜利者是苏军。正如一位西方历史学家所写的那样：“傍晚，俄国人成了战场的主宰。历史上最伟大的坦克会战以俄国人的胜利而告终。”

　　在这场历史性交战结束的7月13日早晨，朱可夫来到沃罗涅日方面军指挥所。通过研究司令部的文件和审讯战俘，朱可夫看出交战的危机已要过去了。到7月16日，德军已完全停止了进攻并逐渐开始向出发阵地退却。

　　现在，决不能错过时机！必须及时切断退路，不让敌人回到自己的堑壕里，恢复其火力配系。朱可夫决定立即组织部队按预定计划对德军展开全面进攻。

　　7月12日，就在普罗霍罗夫卡大战的同一天，库尔斯克突出部北面的布良斯克主方面军，西方面军按计划发起了“库图佐夫”战役，杀向奥廖尔。

　　7月15日，罗科索夫斯基的中央方面军也开始反攻。

　　8月3日，南线的布良斯克方面军也转入进攻。

　　战斗到8月5日，苏军解放了别尔哥罗德和奥廖尔。

　　8月23日，苏军又乘胜解放了哈尔科夫。至此，规模宏大的库尔斯克战役以苏军的辉煌胜利而告结束。

　　在库尔斯克战役中，德军损失了约50万官兵，1500辆坦克，3000门火炮和3400多架飞机。装甲部队这根德军突击力量的脊梁柱被苏军的铁拳打断了。苏军在库尔斯克发动的进攻最终发展成为战略总攻，使苏德战场扩大到2000公里。德军从此转入了全面战略防御。

　　战后，斯大林在谈到库尔斯克战役时，这样说道：……库尔斯克会战的胜利，这是我们给德军挖坟墓的开始……从1943年冬季开始，我军攻克了被德军占领领土的一半，在南部战线，我军逼近波兰和罗马尼亚边境……

　　这就是库尔斯克战役的伟大意义。

　　如果说斯大林格勒会战预示着德国军队的没落，库尔斯克会战则使它遭到了灭顶之灾。