Mayın tarlaları, tank engelleri, makineli tüfek yuvaları, top ve tanksavar mevzileri ve siperlerle derinliğine bir savunma düzeni kuruldu. Hitler'in harekâtı birkaç kez ertelemesi de, bu savunmanın daha da geliştirilmesi açısından ek zaman sağladı.

Alman taarruzu, kuzeyden ve güneyden olmak üzere iki kanattan planlanmıştı. Alman planına göre General Kluge'nin Kuzey Ordular Grubu'na bağlı Walter Model komutasındaki 9. Ordu kuzeyden, Mareşal von Manstein'in Güney Ordular Grubu'na bağlı General Hermann Hoth komutasındaki 4. Panzer Ordusu ile General Werner Kempf komutasındaki Kempf Ordu Müfrezesi, güneyden taarruz edecektir. Toplam rakamlarla Alman tarafında 3 bin tank ve Kundağı kundağı motorlu top, 2.110 uçak ve 900 bin kişilik bir kuvvet, Kursk çıkıntısının iki yanında toplanmıştır. Bu birlikler, toplam 17 zırhlı, 3 mekanize ve 16 piyade tümeninden oluşan 36 tümenlik bir kuvvettir. Sovyet planında ise çıkıntının kuzey kenarında Merkez Cephesi, güney kenarında ise Voronej Cephesi olarak düzenlenmişti. Ayrıca, her cephenin kendi ihtiyat birliklerinden ayrı olarak, ihtiyat olarak kullanılmak üzere bir üçüncü cephe, Step Cephesi de hazırlanmıştı.

Alman taarruzu, 5 Temmuz 1943 sabahı her iki kesimde de aynı anda başlatıldı. Kuzeyde 45 km.lik bir cephe hattından taarruz eden Alman kuvvetlerinin taarruz cephesi her gün biraz daha daraldı. Ayrıca günlük ilerlemeler daha kısa olmaya başladı. Bu kesimde Alman ileri hareketi 10 Temmuz tarihinde durmuştur.

Güney kesimde ise daha fazla tank gücüne sahip olan Alman birlikleri burada da kuzeydeki gibi, ama daha az belirgin biçimde giderek yavaşladılar ve cephe hattı daraldı. Bununla birlikte kuzey kesime göre daha derin bir girme sağladılar. Sovyet savunma cephesi, 11 Temmuz'da kritik bir duruma gelmişti. Bunun üzerine STAVKA, ihtiyatta tutmakta olduğu Step Cephesi kuvvetlerini muharebeye sokma gereği duydu. Prohorovka köyü yakınlarında 12 Temmuz 1943 günü, 4. Panzer Kolordusu ile Step Cephesi'nin 5. Muhafız Tank Ordusu arasında gerçekleşen Prohorovka Muharebesi, tarihin en geniş çaplı tank muharebelerinden biri sayılır. Bir günlük muharebenin sonunda iki taraf da kesin bir sonuç elde edemedi. Yine de Kızıl Ordu tankları savaş alanında kalırken Alman tankları çekildi. Prohorovka Muharebesi, Kursk Muharebesi'nin son çatışması olmuştur. Gerek kuzeyde ve gerekse güneyde, Alman kuvvetleri için artık bir başarı şansı kalmamıştı. Hitler, 17 Temmuz 1943 tarihinde birliklerin taarruz çıkış hatlarına çekilmesi için emir vermiştir.

Kursk Muharebesi'nin kuzey kesiminde Alman ileri hareketinin durduğu 10 Temmuz'dan iki gün sonra, 12 Temmuz 1943 günü, Sovyet Batı Cephesi, Bryansk Cephesi ve Merkez Cephesi kuvvetleri, Oryol yönünde bir genel taarruz başlattılar. Bu harekât, Kursk çıkıntısının kuzeyindeki Oryol girintisine yönelik bir genel taarruzdu. Taarruzlar Oryol çıkıntısına ve kuzey kanadına karşı başlatıldı. Kuzey kanattan gelişen taarruz, üç günün sonunda 50 km.lik bir ilerlemeyle Oryol'un batısında ulaşmıştı. Daha güneydeki taarruz ise kente 20 km. yaklaşmıştı. Kuzeyden gelen Kızıl Ordu birlikleri, Oryol - Bryansk demiryolu hattını tehdit eder duruma geldiklerinde bu durum, bölgedeki Alman kuvvetleri açısından kritik bir durum yaratmıştır. General Kluge, taarruz hattındaki üç panzer tümenini geri çekerek bu bölgeyi takviye etmeyi zorlandı. Tam bu anda, karşısından üç panzer tümeni çekilmiş olan General Rokossovski, güneyden Oryol yönünde bir taarruz başlatma fırsatı bularak harekete geçti. Bu taarruzların devamında Alman kuvvetleri Oryol'u 5 Ağustos 1943 tarihinde tahliye ettiler. Bölgede çatışmalar 18 Ağustos 1943 tarihine kadar devam etmiştir.

STAVKA'nın Kursk Muharebesi öncesi planlaması, önce Alman taarruzlarını göğüslemek (Kursk Savunma Harekâtı), ardından genel karşı taarruzlar başlatmak şeklindeydi. Kutuzov Harekâtı, her ne kadar sınırlı hedefleri olan bir harekâtsa da, Kızıl Ordu'nun genel karşı taarruzlarını başlatmış oldu. İkinci genel karşı taarruz harekâtı, Kursk çıkıntısının güneyi için planlanmıştı. Daha derin hedefli bir operasyon olması dolayısıyla da hazırlık zamanı gerektirmiştir. Harekât, Voronej Cephesi ve Step Cephesi kuvvetlerince, 3 Ağustos 1943 tarihinde başlatıldı. Alman savunması, Mareşal von Manstein komutasındaki Güney Ordular Grubu'dur. Her iki "cephe" kuvvetlerinin büyük kısmıyla bu tarihte başlatılan esas taarruz, Tomorovka ile Belgorod arasındaki Alman savunma hatlarına yöneldi. İlk gün sonunda Kızıl Ordu birlikleri Alman savunma hatlarını yararak ilerledi. Step Cephesi kuvvetleri, Belgorod ve batısına yönelik olarak taarruzlarını sürdürürken Voronej Cephesi kuvvetlerinin büyük kısmı, Harkov'un kuzeyinden geçen bir taarruz ekseninde ilerlediler. Belgorod, 5 Ağustos 1943 günü Kızıl Ordu birliklerinin kontrolüne geçti. Bu arada Voronej Cephesi kuvvetleri, Güney Ordular Grubu'nun 4. Panzer Ordusu'la Kempf Ordu Müfrezesi arasında derin bir girme sağlamıştı. Belgrod'un düşmesinden sonra Step Cephesi kuvvetleri de Harkov yönünde taarruzlarına devam ettiler. Yine 5 Ağustos'ta Voronej Cephesi'nin 57. Ordu'su, Tomorovka'nın daha batısından taarruza başladı. Voronej Cephesi kuvvetleri, Tomorovka'nın iki yanında derin birer girme sağlayınca, bu bölgedeki Alman kuvvetleri kuşatılmamak için geri çekildiler.

Mareşal von Manstein, ihtiyattaki Das Reich ve Totenkopf tümenlerine, Harkov'un batısında mevzi almalarını emretti. Bu iki tümene iki görev verilmiştir, Sovyet kuvvetlerinin Dinyeper yönündeki ileri hareketini durdurmak ve Harkov'un batı yönünden çevrilmesini engellemek. Her iki tümenin başarılı harekâtları, 15 -20 Ağustos tarihleri arasında Sovyet kuvvetlerinin Dinyeper yönündeki hareketini durdurmayı başardılar. Ancak Harkov'un ana ikmal hattının kesilmesi önlenemedi. Bunun üzerine Manstein, 21 Ağustos 1943 tarihinde Harkov’dan çekilme izni verdi. Kent, 22 Ağustos 1943 gecesi Alman birliklerince tahliye edildi.

Dinyeper'in en kuzey kesimine yönelen Sovyet taarruzu Smolensk civarında Mareşal Kluge'nin Merkez Ordular Grubu cephesini hedef alan Suvorov Harekâtı'dır. General Yeremenko'nun Kalinin Cephesi ve General Sokolovski'nin Batı Cephesi kuvvetleri tarafından 7 Ağustos - 2 Ekim 1943 tarihleri arasında yürütülen harekât sonunda Smolensk ve Roslavl da dahil olmak üzere birkaç önemli kent geri alınmıştır. Bu harekât, Dinyeper'in aşağı kesimlerine yürütülen Kızıl Ordu harekâtları için "yardımcı" bir harekât olarak uygulanmıştır. Yine de 200 – 250 km.lik bir ilerleme sağlayan Kızıl Ordu, bu kesimde Dinyeper Nehrine dayandı ve General Sokolovski'ye bağlı kuvvetler, 24 Eylül 1943 tarihinde Smolensk'i geri aldılar.

Ağustos ve Eylül aylarında cephenin güney kesimindeki Kızıl Ordu taarruzları karşısında Hitler, Alman birliklerinin Dinyeper gerisine çekilmesi emrini verdi. Bu çekilme kısa sürede bir yarışa dönüşmüştür. Alman kuvvetleri, güvenli olarak Dinyeper gerisine çekilmeye çalışırken Kızıl Ordu birlikleri de, onlardan önce Dinyeper geçişlerine ulaşmaya çabalamaktaydı. Geri çekilme sırasında nehrin doğu kıyıları boyunca 20–40 km.lik bir bandta Kızıl Ordu'nun işine yarayabilecek her şey yakıldı ya da bir şekilde imha edildi. Ayrıca motorlu - motorsuz araçlar, torna tezgâhları, fabrikalarının sökülüp taşınabilir tüm parçaları, tüm yiyecek maddeler, nakliye hayvanları ve çiftlik hayvanları çekilmeyle birlikte bölgeden boşaltıldı. Öte yandan eli silah tutan bütün erkekler, tüm işçiler, Dinyeper gerisine götürüldü. Bölgeden alınan bu erkek nüfus, yaklaşık 200 bindir.

STAVKA, bu yarışı kazanmak için Eylül ayının ikinci yarısında Kiev'in güneybatısındaki Dinyeper kıvrımında bir hava indirme harekâtına girişti. Ancak girişimin birkaç gün gecikmesi bile, bir felaketle sonuçlanmasına yetti, Alman birlikleri bölgeye daha önce ulaşarak Sovyet hava indirme birliklerini tümüyle imha etti. Sonuçta Wehmacht birlikleri, kuvvet kaybetmeden Dinyeper gerisindeki savunma mevzilerine çekildiler.

Dinyeper gerisine çekilen Alman savunması, 11 Ağustos 1943 tarihli emirle "Doğu Duvarı" olarak bilinen savunma düzeneklerinin inşasına başlamıştır. Kısa bir süre sonra STAVKA 24 Ağustos 1943 tarihinide Smolensk ile Azak Denizi arasında yer alan 1.400 km.lik bir cephe hattında Dinyeper Taarruzu'nu başlattı. Harekâta esas olarak General Rokossovski'nin Merkez Cephesi ile General Konev'in Step Cephesi kuvvetleri katılmıştır.

Kiev'in geri alınarak bu bölgede de Dinyeper kıyılarına dayanmak için General Vatutin, kentin kuzey kesiminde taarruz etmeye karar vermişti. Bu amaçla, kentin güney kesimindeki kuvvetlerinin bir kısmını bu kesime, gece karanlığından yararlanarak kaydırmıştır. Bir yandan da bir dizi çatışmayla bu bölgedeki mevzilerini genişletmekteydi. Gerekli hazırlıkların tamamlanması ardından General Vatutin'in 1. Ukrayna Cephesi kuvvetleri, 3 Kasım 1943 sabahı taarruza başladılar. Kentin kuzeyinden, güney - güneybatı yönünde ilerleyip yayılan Kızıl Ordu birlikleri, kenti batı yönünden de kuşatmış oldular. Kuşatma tamamlanmadan önce Alman birlikleri kenti tahliye etmeye başladılar. Sonuçta Kiev, 6 Kasım 1943 tarihinde Kızıl Ordu birliklerinin kontrolüne geçti. tahliyeye karşın Alman birlikleri kentte 6 bin tutsak bırakmışlardır.

Taarruzlarına batı yönünde devam eden Kızıl Ordu birlikleri 12 Kasım'da Jitomir'i, ardından Berdichev ve Fastov'u, 16 Kasım'da da Korosten'i aldılar. Alman Merkez Ordular Grubu Komutanı Mareşal Manstein, emrine verilen General Erhard Raus komutasındaki 4. Panzer Ordusu'yla bir karşı taarruz girişiminde bulundu. Başlangıçta başarıyla sürdürülen bu taarruzla Jitomir'i 19 Kasım'da geri aldı. Alman taarruzunu karşılamak için ileri sürülen 7. Muhafız Tank Kolordusu ile Alman panzer birlikleri arasında şiddetli tank savaşları yaşandı. Sonuçta sonbahar yağmurlarının da etkisiyle Alman taarruzunun hızı kesildi ve bölgeye gelen Sovyet takviye kuvvetleriyle Aralık ayı sonlarında tümüyle durdu.

Wehrmacht Sovyetler'in güneyden tekrar saldırıya geçebileceğini düşünüyordu. Cephe, Lvov'dan 80 km idi ve yol Berlin'e çıkıyordu. Bu yüzden, cephesi hala Sovyetler Birli