В мае 1943 года полк вернулся на Воронежский фронт и был включён в состав 291-й шад. В рамках подготовки к решающим боям на Курской дуге полк перебазировался на аэродром у села Плоское под Шумаково в шестидесяти километрах от линии фронта, почти в центре Курского выступа. C 5 июля 1943 года полк наносит удары по аэродромам Томаровка и Микояновка, по танковой подвижной группе «Кемпф», штурмует войска на участке Трефиловка — Белгород, Сухо-Солотино. За один только день полк, прикрываемый истребителями 737-го истребительного авиационного полка, теряет 11 самолётов. Полк, наряду с 61-м штурмовым авиационным полком, стал первым из соединений, применившим в ходе боевых действий новые кумулятивные бомбы ПТАБ 2,5-1,5. 6 июля 1943 полк штурмует район Обоянь, Прохоровка, 7 июля 1941 года — колонну противника, движущуюся в составе около 400 танков, САУ и другой механизированной техники по дороге от Томаровки на Черкасское. С 12 июля 1943 года участвует в известном сражении под Прохоровкой, штурмует районы Верхопенье, Березовка, Сырцево, Коровино, Прохоровка, Грезное, совхоз Октябрьский, Малые Маячки, Покровка, Яковлево. 13 июля 1943 года штурмует Казачье, 15 июля 1943 года — Западное Сырцево, 18-19 июля 1943 года — дорогу Дубрава — Бутово в районе Меловое. Продолжал поддерживать войска Воронежского фронта в ходе Белгородско-Харьковской операции.