Chiến dịch quy mô lớn đầu tiên A.I. Antonov đã trực tiếp tham gia lập kế hoạch là Trận Kursk. Bộ tổng tham mưu chủ trương phòng thủ chặt chẽ ở Kursk, thiết lập một tuyến phòng thủ không thể vượt qua đối với quân Đức đang chuẩn bị tấn công. Chờ đợi các đòn đánh trước của quân Đức, và nhử địch rơi vào bẫy. Sau đó phản công để đẩy lùi quân Đức trên toàn tuyến. Kết quả là, Hồng Quân gây ra một tổn thất nặng nề mà từ đó Đức Quốc xã đã không còn có thể hồi phục. Trận Kursk là cái mốc thứ 2 đánh dấu sự sụp đổ hoàn toàn của quân đội phát-xít Đức.