Ngày 5 tháng 7 năm 1943, Hoth và Cụm Tập đoàn quân Nam được được điều động tham gia trận tấn công Kursk, trận đánh bằng xe tăng lớn nhất trong lịch sử quân sự thế giới. Cùng với Phân bộ quân Kempf (Thượng tướng Thiết giáp Werner Kempf), tập đoàn thiết giáp Hoth có nhiệm vụ xuyên thủng phòng tuyến kiên cố của Phương diện quân Voronezh (Đại tướng Nikolai F. Vatutin) trên cánh nam vòng cung Kursk. Phân bộ quân Kempf nhanh chóng bị chặn đứng, nhưng tập đoàn thiết giáp Hoth đã thọc sâu 32 km vào phòng tuyến Hồng quân trong các ngày 5 – 12 tháng 7. Thoạt tiên, Tập đoàn Thiết giáp 4 đánh thủng các tuyến phòng thủ số 1 và 2 của Hồng quân trong những trận quyết chiến từ ngày 5 đến ngày 6 tháng 7. Tiếp tới, quân Hoth phá vỡ tuyến phòng thủ số 3 của Vatutin vào ngày 7 tháng 7, nhưng ngay sau đó họ vấp phải nhiều đòn phản kích mạnh từ 3 hướng đông bắc, bắc và tây. Các cuộc phản công này đã khiến cho Hoth hao tổn rất nhiều thời gian và binh lực. Tuy nhiên, quân Hoth đã đẩy quân Liên Xô đến sát làng Prokhorovka vào ngày 11 tháng 7. Nguyên soái Liên Xô Georgi I. Zhukov huy động các lực lượng dự bị sung sức phản kích vào Prokhorovka, mở ra một trận đánh xe tăng dữ dội vào ngày 12 tháng 7. Sau một ngày giao tranh, quân Liên Xô đã loại 300 xe tăng của Hoth khỏi vòng chiến và buộc ông phải thu quân khỏi Prokhorovka. Ý đồ chọc thủng trận địa Hồng quân của Manstein và Hoth hoàn toàn phá sản. Ngày 13 tháng 7 năm 1943, Hitler tuyên bố hủy bỏ chiến dịch Vòng cung Kursk. Từ đó trở đi quyền chủ động tấn công hoàn toàn thuộc về quân đội Liên Xô. Trong một báo cáo cho Manstein vào thời gian đó, Hoth đã nhận định: "Người Nga đã học hỏi rất nhiều từ sau năm 1941. Họ không còn là những phàm phu tầm thương nữa. Họ đã hiểu được nghệ thuật chiến tranh".