זמן קצר לאחר פתיחת המתקפה הגרמנית על האגף הדרומי של בליטת קורסק, סופחה הארמייה לחזית וורונז' ונשלחה לתגבר את כוחות החזית באזור פרוחורובקה. ב-12 ביולי 1943 מילאה הארמייה, שקיבלה תחת פיקודה שני קורפוסי טנקים נוספים, תפקיד מרכזי במתקפת הנגד הסובייטית הכושלת באזור פרוחורובקה. במהלך המתקפה, ובלחימה שהתנהלה באזור פרוחורובקה בימים שלאחריה (16-12 ביולי) ספגה הארמייה אבדות כבדות ביותר, ואיבדה חלק גדול מהרק"מ שלה. על אף האבדות הכבדות שספגה הארמייה, היא השתתפה במתקפת הנגד הסובייטית באזור בלגורוד-חרקוב באוגוסט 1943, ולאחר מכן נטלה חלק בשחרור אוקראינה המזרחית במסגרת קרב דנייפר (ספטמבר-דצמבר 1943).