1943年1月，蘇軍成立了坦克第1集團軍。在最初計劃中準備用於在列寧格勒對德軍的反擊戰。不過之後由於哈爾科夫方向形勢嚴峻，從3月開始，該集團軍開始調往庫爾斯克方向。3月23日，集團軍部隊已經開始在奧博揚（庫爾斯克以南25千米）開始建立縱深40千米的穩固防禦陣地，任務是防止敵軍從南部突破庫爾斯克，並從西南、南和東南進行反突擊。很快，他們就迎來了坦克集團軍成立以來的第一場激戰。
坦克第1集團軍庫爾斯克防禦階段作戰示意圖
1943年7月的庫爾斯克會戰中，坦克第1集團軍擔任了南面突出部的重點防禦任務，它隸屬於沃羅涅日方面軍。當時，蘇軍沃羅涅日方面軍預計德軍的主攻方向在庫爾斯克-奧博揚或別爾哥羅得-科羅恰。因此在方面軍中央和左翼164千米的正面地帶有4個集團軍防禦：第38和第40集團軍、近衛第6和第7集團軍。卡圖科夫率領坦克第1集團軍擔任第2梯隊，配置在奧博揚和庫爾斯克方向；同梯隊還有第69集團軍，配置在別爾哥羅德、科羅恰、沃爾昌斯克和新奧斯科爾，任務是固守第3防禦地帶並做好反突擊準備。
為擊破德軍空前強大的裝甲兵團，方面軍在相當短的時間內構築了數道防禦地帶和地區，縱深共達250-300千米。蘇軍防禦戰術地幅由主要防禦地帶和第二防禦地帶組成。主要防禦地帶內有三道陣地，縱深5-6千米，由各步兵軍的第一梯隊師佔領。第二防禦地帶距離主要防禦地帶前沿10-12千米，縱深與主要防禦地帶大致相等。主要防禦地帶和第二防禦地帶之間在個別地段設有中間陣地或斜切陣地。第二防禦地帶由軍的第二梯隊師佔領。此外還構築了3道方面軍防禦地區。後備草原軍區沿羅索什諾耶、白科洛傑濟一線構築了防禦地區，沿頓河左岸構築了國家防禦地區。
工程構築的基礎是四通八達的塹壕和交通壕配系。在主要地帶內，軍隊構築了4-5道綿亙的立行塹壕。在該地帶防禦的每個地段平均挖掘塹壕和交通壕達70千米，使有生力量和火器能夠獲得在正面和縱深的自由機動力量。此外在每千米正面上平均6-7個土木發射點。最重要方向挖掘反坦克壕，所有河流、溝坎兩岸都構築了斷崖。森林和小樹林裡設置了用地雷加強的工事。在防禦縱深按規定破壞了所有的橋樑、公路和鐵路。
根據蘇軍戰史記錄，坦克第1集團軍在庫爾斯克戰役共有4萬人，裝備616輛坦克（其中120輛T-60與T-70輕型坦克）和30輛自行火炮、486門火炮與炮擊炮-其中56門火箭炮、各種車輛上千輛 。
在森林中行軍的集團軍部隊
由於處在敵軍眼皮底下，集團軍在戰前採取了嚴格的偽裝和保密措施。所有的裝備都在戰壕中得到精心偽裝。白天除特殊情況外，禁止車輛通行；夜間通行也非常注意燈光管制問題。部隊駐紮在樹林和溝壑外，主要是在碉堡和防空洞中，而且經過了地面和空中偵察手段的檢查。採取了無線電靜默，不允許通過電話討論作戰與訓練問題。作戰相關文件都採取口頭傳達並控制人數。
當時，蘇軍對於坦克集團軍在進攻作戰中的使用還缺乏經驗，只是知道應該用於主要進攻方向來突破敵軍防禦。不過關於何時進入突破口、突破敵軍防禦縱深到什麼程度以及如何使用好坦克集團軍等理論都沒有建立。此時，坦克第1集團軍副司令巴拉諾維奇（Е.В.Барановичи）對一些經驗教訓進行了總結，特別是坦克第5集團軍在斯大林格勒反攻和坦克第3集團軍在奧斯特羅戈日斯克-羅索什戰役中的使用。相關的報告將在軍事理論研討會議上進行彙報。
在同年6月23日的會議上，與會人員都覺得坦克集團軍應該在步兵部隊突破敵軍主要戰術防禦後進入突破口。第一梯隊應該有2個坦克軍，每個坦克軍2條通道。炮兵、工程兵和航空兵應該協助坦克集團軍完成對敵主要防禦陣地的突破。
蘇軍部隊開赴庫爾斯克前前線
沃羅涅日方面軍獲悉德軍可能於7月5日夜間全面進攻，於是在4日22時30分在近衛第6集團軍正面進行了炮火反準備，5日拂曉在另外2個集團軍的正面也進行了猛烈炮擊。因此德軍的技術兵器遭受意外損失、聯絡中斷使得進攻推遲到5日06時00分才發動。 這一期間坦克第1集團軍作為第2梯隊未參加戰鬥。
7月5日戰役的第一天，德國第4裝甲集團軍的各軍在近衛第6集團軍地帶向奧博揚實施主要突擊。這一階段蘇軍步兵、炮兵和自行火炮部隊成功地消耗了德軍坦克等技術兵器。以近衛步兵第52師為例，他們在5日11時00分直接承受了德軍200輛坦克的波狀衝擊！但是仍能夠堅守陣地。莫羅佐夫的近衛步兵第81師在5日全天擊退了德軍所有衝擊。德軍的主要突擊遭受猛烈的反擊後未能撈到任何便宜，而輔助突擊則取得一定戰果，肯普夫戰役集群逐漸壓制近衛第7集團軍。但是德軍在5日全天最大的推進距離也只有8-10千米。
第一天，德軍阿道夫-希特勒警衛旗隊師突破了蘇軍近衛步兵第52師第一道防禦地帶，進逼第二防禦地帶，這是當天德軍第4裝甲集團軍中唯一有此戰果的部隊。帝國師則推進了8.5千米。肯普夫戰役集群第3裝甲軍所屬3個裝甲師無一能順利突破蘇軍第一防禦地帶，只有第7裝甲師進入第一防禦地帶縱深。第48裝甲軍各師則向北推進了5-6千米，然而沒有一支部隊前出到蘇軍第二防禦地帶。
鑑於方面軍態勢，瓦圖京於5日16時向卡圖科夫下達了命令：坦克第1集團軍必須立即在近衛第6集團軍第2梯隊以後的梅羅沃耶、雅科夫列沃地區佔領第2防禦地帶。同時近衛第2、第5坦克軍（筆者注：各200輛坦克）前出到傑捷列維諾和戈斯季謝沃地區。
卡圖科夫給士兵頒授獎勵
坦克第1集團軍接到命令後立即進行35千米的夜行軍並於7月6日在指定地區轉入防禦，卡圖科夫將坦克第6軍（坦克和自行火炮169輛）和機械化第3軍（坦克和自行火炮250輛）分配在第1梯隊，而把坦克第31軍（坦克和自行火炮227輛）作為第2梯隊。
坦克第6軍在右翼的梅羅沃耶、拉科沃和舍佩列夫卡，機械化第3軍在左翼的阿列克謝耶夫卡和雅克夫列沃佔領防禦陣地。坦克第6軍第一梯隊防禦正面13千米，由坦克第200旅和摩托化步兵第6旅組成；第二梯隊為坦克第22和第112旅。機械化第3軍第一梯隊防禦正面19千米，由機械化第1、3和第10旅以及近衛坦克第1旅組成，第二梯隊為坦克第49旅。每個坦克旅留下了1個坦克連，而機械化旅則是下屬坦克團的1個坦克連做為預備隊。集團軍指揮部位於德沃洛夫西南1千米佐林斯克的樹林裡。為防止德軍預備隊乘虛而入，方面軍航空兵在5日夜間共出動354個架次對德軍坦克和預備隊集結地域進行了突擊。
7月6日，德軍傾巢出動實施兩面攻擊：一面從切爾卡斯科耶地域指向東北的盧哈尼諾；另一面從貝科夫卡地域沿奧博揚公路。德軍160輛坦克分4路進至恰巴耶夫、謝比列夫卡地域，企圖從行進間一舉突破蘇軍防禦。但在此卻遭到坦克第6軍和蘇軍步兵部隊的阻擊。德軍以40-50輛坦克為一批，發起4次衝擊，但均被蘇軍擊退。德軍約400輛坦克沿奧博揚公路實施進攻，遭到機械化第3軍的迎擊。該軍2天內擊退敵軍8次衝擊。
德軍虎式坦克發動攻擊
雅科夫列沃地域的戰鬥最為激烈。蘇軍首先迎擊德軍的是近衛坦克第1旅第2營，該營和德軍70輛坦克頑強戰鬥。德軍黨衛軍希特勒警衛旗隊師在雅科夫列沃南部1千米高地遭到了近衛坦克第1旅預先在別爾哥羅德-庫爾斯克公路設伏的博奇科夫斯基中尉坦克連的伏擊。蘇軍在近距離擊毀了德軍先導3輛坦克中的2輛。之後，德軍15輛搭載步兵從左側繞過該連，隨後頻頻出擊，但進攻依舊被擊退。德軍隨後進行大規模空襲和炮擊，之後出動30輛坦克和1個營步兵，不過這次進攻也同樣敗北，被蘇軍擊毀9輛坦克。德軍繼續加強進攻，由於兵力過於懸殊，該連3輛坦克被擊毀，3輛坦克故障，只有4輛還能使用，因而決定在10時撤出戰場。撤出過程中，1輛坦克被擊中，斷後的沙蘭金中尉車組繼續射擊，掩護撤退。該車組擊毀1輛德軍坦克，被德軍2輛坦克直接命中，只有負傷的駕駛員最終走出坦克，其餘4人壯烈犧牲。此後，蘇聯最高蘇維埃主席團追授沙蘭金蘇聯英雄稱號，並在哈爾科夫坦克學校永久保留其軍籍。由於該連的英勇作戰，延誤了德軍進攻近5個小時。直到10時德軍才從南面進攻該旅，但被擊退。
坦克第1集團軍全力反擊，個別地域每千米正面上的蘇軍坦克、自行火炮密度達到100輛。奧博揚方向發生了開戰以來最為壯烈的裝甲會戰。當時德國第48裝甲軍集中160輛坦克分成4路縱隊向恰帕耶夫、舍佩列夫卡地域推進企圖突破蘇軍防禦。蘇聯近衛步兵第90師和蓋特曼指揮的集團軍所屬坦克第6軍和獨立坦克編隊從正面迎了上去，德軍坦克排成尖頭楔子梯次衝擊，蘇軍坦克則從兩翼包抄攻擊，坦克互相傾軋絞殺。雙方多半採用零距離射擊的方式決戰，失去坦克的士兵用衝鋒槍、火焰噴射器和車載刀斧工具展開拼殺！德軍的每次衝擊都被擊退，雙方坦克的數量急劇下降。
訓練中的T-34坦克
這時德軍坦克數量應該已經壓倒蘇軍。但在奧博揚公路另一側，德軍派出第4裝甲軍和第52軍所有的400輛坦克鋪天蓋地地向坦克實力較弱的坦克第1集團軍所屬機械化第3軍壓來，四號坦克在三號支援坦克的榴彈掩護下以行進間射擊後猛然發動超速衝擊的方式席捲蘇軍陣地，但是該軍在軍長克里沃舍因指揮下主動迎戰，採用近戰肉搏抵銷德軍坦克火炮的優勢。德軍一共發起8次猛烈衝擊，裝甲大軍形成巨浪翻滾般前所未見的進攻體系，雖然蘇軍步兵和炮兵時常被分割包圍，但是出色的單兵素質使得蘇軍擊潰德軍的所有衝擊。巴巴賈尼揚在戰後回憶錄寫道：“大地在呻吟。交戰的規模超出了人們的想象。無數的坦克、火炮和飛機堆成了廢鐵山。成千上萬的炮彈、炸彈同時爆炸，天空煙塵瀰漫。太陽在濃密的煙霧中，也只能透出微弱的光線。炮彈打在甲板上砰砰啪啪的尖叫，燃燒著的車輛上空豎起一根根濃黑的煙柱。。。”。
同時在防禦樞紐部的近衛步兵第51師和近衛坦克第1旅承受了黨衛軍“希特勒”裝甲擲彈兵師（含第13虎式坦克連）的瘋狂攻擊，蘇軍擊退黨衛軍70輛坦克的攻擊並擊毀、撞毀虎式坦克2輛。
德軍在中午前未能突破坦克第6軍和機械化第3軍的戰鬥隊形，便重新部署兵力向近衛步兵第51師步兵第156團突擊。戰鬥持續到半夜，德軍留下了95輛坦克殘骸。夜間，德軍佔領盧奇基，之後攻佔波克羅夫卡迂迴包圍近衛坦克第5軍，該軍陷入半包圍狀態。該部於6日24時之前在雅克夫列沃地區頑強抵抗，但由於損失難以承受，而於7日晨後撤到貝列尼西諾、捷捷列維諾新的防禦地區。這樣坦克第1集團軍的左翼完全暴露。
7月6日的戰鬥證明德軍決心不惜任何代價打破坦克第一集團軍和近衛第5坦克軍的接合部-奧博揚。6日17時，卡圖科夫迅速作出判斷，命令坦克第31軍坦克第100旅旅長伊萬諾夫上校緊急率領該旅前出到大馬亞奇基地域，任務是保障嚴重消耗的機械化第3軍和近衛坦克第5軍的接合部，防止德軍預備隊繼續向北發展進攻。
蘇軍使用的1937年式МЛ-20型152毫米加榴炮
德軍中最強悍的大德意志裝甲擲彈兵師這時正在另一主攻方向盧哈尼諾陷入沼澤，其擁有的2個營共20輛新型黑豹坦克在開出陣地前就開始自行燒燬或拋錨，而且由於其裝甲團團長施特拉維茨上校和黑豹營的上級指揮官發生意見衝突而暫停了這些坦克的使用，使得這一地區的壓力稍微減小。但是大德意志師的1個重坦克連和裝甲擲彈團（羅倫茨上校指揮，其人被稱為“帝國第一擲彈兵”）仍對蘇軍防禦產生威脅。
因此奧博揚地區的攻守更不能有些許閃失，遺憾的是由於步兵未能及時配合增援，坦克第100旅的行動未能奏效。卡圖科夫在回憶錄中寫道：“我判斷情況後馬上命令殲滅突入之德軍。為此目的，把坦克第31軍坦克第100旅派到威脅地域。我們整夜都緊張地等待著來自亞布洛金奇－大馬亞奇基地域的消息。我期待這個旅在近衛坦克第5軍的協同下能夠擊退德軍。但從旅長的報告中知道，由於兵力兵器不足，他和他的友鄰沒有能夠恢復態勢。旅和軍被迫轉入了防禦”。卡圖科夫第一次表示對友鄰步兵部隊的不滿。
而巴巴賈尼揚戰後的回憶錄則寫道：“7月6日黃昏以前，德軍黨衛軍阿道夫-希特勒裝甲師突破了近衛步兵第51師和近衛坦克第5軍的防禦，從東面接近大居民地波克羅夫卡。坦克第1集團軍司令員為了防止敵軍向機械化第3軍側後實施突擊，將其第二梯隊的坦克第31軍調到波克羅夫卡地域。但由於索羅京卡河上的橋樑和渡口被敵人飛機破壞，再加上對徒涉場沒有進行認真的偵察，該軍未能到達指定地區。7月7日，敵軍得以由坦克第1集團軍和近衛坦克第5軍之間的缺口突入，但突入縱深總共才5、6千米”。
此時另一區域的德軍大德意志師開始全面突破盧哈尼諾的蘇軍防禦線。因此7月6日夜間蘇軍給卡圖科夫補充了曾在第38集團軍內的獨立坦克第180和第192旅和幾個炮兵、迫擊炮團。同時卡圖科夫派出坦克第31軍出其不意地推進到傑捷爾維諾地域，在近衛坦克第5軍協同下消滅突入之德軍，併成功地在雅克夫列沃以東的第二地帶恢復態勢。
1943年7月德軍StuG33B自行反坦克炮在庫爾斯克某地經過紅軍廢棄的火箭炮
6日德軍同時出動黨衛軍帝國師對近衛第6集團軍左翼實施攻擊，但近衛坦克第2軍及時增援在拉鋸戰一整天之後，德軍沒能前進半步。科羅恰方向的近衛第7集團軍步兵在下奧利尚涅茨到克魯託伊洛格方向承受了德軍的全部11次衝擊，德軍推進了大約10-12千米，並在3千米的正面上向蘇軍第2防禦地帶推進。
在奧博揚和科羅恰方向上2天交戰的結果使德軍大為沮喪。由於蘇聯坦克第1集團軍、近衛坦克第5軍和坦克第5軍及時地向第2集團軍地帶行進，德軍統帥部試圖以強大的裝甲兵團猛烈突擊到達奧博揚地域的計劃破產，德軍被阻止在第二防禦地帶，只有在雅克夫列沃、盧奇基地段的黨衛軍第2裝甲軍楔入第2防禦地帶並停止了前進，實際上德軍只剩副攻方向的大德意志師還在推進，但它反而離滯後的第4裝甲軍越來越遠。兩天的戰鬥中德軍僅推進了10-18千米，並且在任何一個地段上都沒有得到兩翼機動的自由，不得不緊緊抓住縱深梯次防禦。最重要的是坦克第1集團軍成功的大量消耗了德軍的技術兵器，德軍被迫從遙遠的後方抽調大量坦克補充，間接的影響了預備隊的戰鬥力。例如僅僅坦克第49旅第一天在近衛第6集團軍第一防禦地帶就擊毀敵軍坦克65輛（10輛虎式）、裝甲車5輛、強擊火炮2輛、5門火炮和6輛汽車，殲敵0.1萬人。
直至此時德軍統帥部仍頑固地堅信他們已經掌握主動權，在最近幾天即可突破蘇軍防禦幷包圍蘇聯中央方面軍和沃羅涅日方面軍。7月6日晚，德軍東方部隊研究處遞交給總參謀長的報告中說明了這一可笑想法：“蘇軍在沒有弄清我戰役規模和目的之前，試圖以展開在陣地上的軍隊和方面軍預備隊阻止我軍的進攻，基本上未能實現。從蘇軍過早地把戰役預備隊投入了戰鬥看來，蘇軍企圖在離庫爾斯克儘可能遠的距離上阻止住我軍的進攻，併為此目的把現有的全部兵力都投入了戰鬥”。如此胡說八道，德軍的戰術思想顯然已經開始紊亂。但是這也說明德軍將投入更多的兵力展開更大規模進攻，坦克第1集團軍將面臨更艱苦的考驗。
在奧博揚方向的裝甲衝擊戰實際上是歷史上真正最大的坦克交戰，其規模和雙方技術兵器數量實際上超過了12日的普羅霍羅夫卡裝甲混戰。蘇軍戰史統計，坦克第1集團軍僅在7月6日就燒燬、擊毀德軍坦克、突擊炮140輛以上，自身損失37輛坦克。同時這場戰鬥證明德軍的裝甲楔形編隊衝擊力相當強勁，現有的T-34坦克以集群方式對德軍楔子實施反突擊往往效果不好，但是把坦克當成固定火力點則能夠抑制德軍的楔形編隊。
卡圖科夫在戰後回憶道：“和瓦圖京交談之後，我動身前往克里沃舍因的軍。此時敵人正發動下一次進攻。敵人沿奧博揚公路在狹窄的地段上投入了200輛坦克。從雅科夫列沃方向不斷傳來低沉的隆隆聲。遠方的地平線上升起了厚厚的煙塵。。。”。
蘇軍炮兵軍官觀察德國豹式坦克弱點
沃羅涅日方面軍司令瓦圖京於7月6日18時30分向最高統帥報告了戰況並要求增派4個坦克軍和2個航空軍，駐方面軍代表華西列夫斯基通過電話轉述報告後時補充了自己的意見，建議派遣2個坦克軍，分別是扎多夫指揮的坦克第10軍（坦克和自行火炮185輛）和馬利諾夫斯基的坦克第2軍（坦克和自行火炮168輛）來加強方面軍。斯大林同意了增援請求。7日凌晨，華西列夫斯基命令西南方面軍所有航空兵（空軍第17集團軍全體）參加沃羅涅日方面軍作戰。
7月7日清晨，德軍就出動Hs-129和容克-87對坦克第1集團軍陣地進行狂轟濫炸。沒等空襲爆炸的塵埃落定，德軍預備隊和第2梯隊沿別爾哥羅得－奧博揚公路再次發起強大沖擊，共有700輛坦克（包括100多輛黑豹坦克）梯次向坦克第1集團軍和第6集團軍進行衝撞，同時肯普夫戰役集群的300輛坦克（包括第503重坦克營）壓向科羅恰方向的近衛第7集團軍。在瑟爾採沃地區展開了特別艱苦的戰鬥。
7日全天，坦克第1集團軍和近衛第6集團軍遲滯了德軍進攻並大量擊毀德軍坦克，大德意志師的黑豹坦克全部損失或退出戰場。德軍以慘重代價勉強推進到奧博揚公路以東的國營農場，並在公路以西擴大突破地段。德軍的突進直接威脅到普羅霍羅夫卡，並從東南向奧博揚繼續發展進攻。卡圖科夫迅速以炮兵和迫擊炮兵加強了這個方向。此外，由於坦克第1集團軍蒙受了嚴重的消耗，因此上級將第38、40集團軍的部分兵力（1個步兵師和3個反坦克炮兵團）轉給卡圖科夫和奇斯加科夫。
肯普夫戰役集群則決心在行進間奪取亞斯特列博沃和謝夫柳科沃並向東北發展突擊，目的是突進到近衛第6集團軍後方。近衛第7集團軍的近衛步兵第25軍在薩菲烏林將軍率領下承受了肯普夫戰役集群的攻勢。德軍損失了90輛坦克只佔領了幾個居民點。
1943年7月蘇軍在庫爾斯克使用1942年式ЗиС-3型76毫米反坦克炮射擊
24小時過去了，德軍沒能到達奧博揚，也沒能進入科羅恰地區，蘇軍守住了第2防禦地帶。只有在近衛第6集團軍的中央－博戈羅季茨科耶地域的德軍突入第2防禦地帶12千米，形成細長的楔子插入。肯普夫戰役集群只前進了3-5千米並佔領了別洛夫斯卡亞和亞斯特列博沃地區。為了對楔子內的德軍集團實施反突擊，卡圖科夫得到了第40集團軍的左翼全部兵力、布爾科夫的坦克第10軍、波波夫的坦克第2軍，另外近衛坦克第2、第5軍也加入戰鬥。應該說，各坦克軍和第40集團軍左翼兵團共同實施的反突擊，緩和了坦克第1集團軍的態勢。該集團軍防禦正面雖然幾經優勢之敵的攻擊，但並未被突破。但是德軍繼續投入大量兵力並在蘇軍反突擊前搶先行動。
7月8日清晨，德軍在強大的航空兵和炮火準備後向奧博揚再次發起進攻！500輛坦克湧向機械化第3旅和坦克第49旅的陣地，這2支蘇軍在近衛步兵第67師支援下拖住德軍裝甲集群，使得它無法向北突破機械化第3軍和近衛第6集團軍部隊地帶。在德軍明顯疲憊後，蘇軍撤退到新謝洛夫克以南2千米的新防禦地帶固守。同時德軍坦克楔子的右翼遭到蘇軍2次沉重打擊，第1次是近衛坦克第2軍在紹皮諾以北進行；第2次則是由卡圖科夫命令第40集團軍左翼兵團協同坦克第2和第10軍實施。德軍被迫把部分兵力移防並減弱了沿奧博揚公路的攻擊，德軍在8日突破普羅霍羅夫卡的企圖破滅了。
8日下午，奧博揚公路再次出現大量德軍並攻到了上佩尼耶南郊，3個坦克旅（112、200、22）也被緊急調往該地域。坦克第112旅在戰鬥中擊毀敵軍坦克21輛，自身損失15輛。為了加強坦克第1集團軍，方面軍派來了坦克第10軍，第40集團軍步兵第309師，坦克第59、60和第203團，反坦克炮兵第489和第803團，反坦克炮兵第14旅和高射炮兵第9師等。
肯普夫戰役集群以前所未有的蠻勇繼續衝撞近衛第7集團軍，在狹窄的正面集中250輛坦克壓迫近衛步兵第92、94、81師的防禦地段，德軍踏著自己坦克的無數殘骸進入梅列霍沃和米亞索耶多沃，但是該戰役集群已經完全喪失了繼續前進的力量。
蘇軍近衛第6集團軍的美製M3坦克
7月8日，德軍仍然未能進入奧博揚和科羅恰地域，這要歸功於坦克第1集團軍和近衛第6集團軍的堅強防守。一方面，德軍未能突破奧博揚公路，另一方面肯夫軍團在科羅恰地域插入的軟弱楔子反而拖住了進攻兵力，並且這個楔子的底部重要支撐點仍然被近衛第7集團軍壓制。
7月9日，德軍最後試圖從南面突破奧博揚，因為根據戰前的計劃這一天曼施坦因的南方集團軍群應該已經進入庫爾斯克並和北線德軍莫德爾的第9集團軍突擊群會合。德軍在奧博揚正面10千米的正面地段收攏5個裝甲師的500輛坦克形成拳頭攻勢，德軍坦克密度達到平均每千米正面50輛，最重要地段達到每千米100輛！同時德國空軍一天完成1500個架次以上飛行。蘇軍在奧博揚公路地帶組織了強大的炮兵集團並拿出大部分統帥部坦克預備隊防守，蘇聯空軍第2集團軍繼續進行著增援。巴巴賈尼揚戰後回憶道：“瘋狂的鬥爭又開始了，陽光又在交戰的晨霧中暗淡起來。但敵人進攻的巨浪撞擊著從縱深不斷得到加強的我軍防禦的峭壁”。
7月9日晨，在密集航空兵突擊以後，德軍向坦克第6軍左翼實施衝擊，企圖佔領賽爾採沃和維爾霍比尼耶。德軍60輛坦克不止一次突入維爾霍比尼耶，但均被蘇軍火力和反衝擊擊退。敵軍在該地段失敗後，又將約200輛坦克分成2個集群，急速向科切托夫卡和卡里諾夫卡進攻，並突入機械化第3軍和坦克第31軍的戰鬥隊形。德軍在7月9日控制了坦克第1集團軍和近衛第6集團軍第二防禦地帶上的要點-上佩尼耶、蘇霍索羅京諾和格列茲諾耶。同時，黨衛軍第2裝甲軍將索羅京卡河一線的坦克第31軍擊退，為突入普羅霍羅夫卡創造了有利條件。
庫爾斯克南部態勢
7月10日，在德軍第48裝甲軍西側，蘇軍在佩納河部署了坦克第6軍、步兵第90師和機械化第3軍的機械化第1和第10旅，擁有約100輛坦克；後方為步兵第184和第201師。在北面奧博揚公路方向部署了機械化第3軍剩餘部隊、坦克第31軍、步兵第309師、近衛步兵第67師；預備隊為坦克第10軍以及調來的近衛坦克第5軍，共有約300輛坦克和自行火炮。
7月9日夜晚，德軍在上佩尼耶北面集中了100輛坦克和步兵於7月10日3時30分繼續向243.0高地發起攻擊，重點打擊機械化第3軍和坦克第6軍結合部。經過3小時戰鬥，佔領高地，但因遭到坦克第112和第200旅的反擊，無法繼續前進。13時，德軍繼續進攻，到日終時擊退坦克第200旅。德軍一部到達諾維爾尼科耶外圍，威脅到了坦克第6軍和步兵第184師側後。坦克第200旅和第112旅部分部隊在別列佐夫卡以北地域被分割包圍，堅持戰鬥到夜幕降臨，然後開始在別列佐夫卡地域重新集結。經過激烈戰鬥，坦克第6軍損失嚴重，到7月10日日終，共損失了65輛坦克，全軍只剩下35輛坦克和10門反坦克炮可用。
鑑於沃羅涅日方面軍的態勢，最高統帥部大本營在7月10日命令草原方面軍的近衛坦克第5集團軍和近衛第5集團軍轉隸沃羅涅日方面軍，用於預定的反突擊。
此時德軍統帥部仍然堅信轉機即將到來，7月10日希特勒命令繼續進行“堡壘作戰”。德軍向庫爾斯克增調了幾個師，在南部豪塞爾的黨衛軍第2裝甲軍收縮兵力準備猛衝。蘇軍統帥部密切注視即將到來的德軍最後一擊，同時判斷德軍的新企圖可能是向庫爾斯克弧形地帶的南正面－普羅霍羅夫卡發起進攻。蘇軍統帥部的想法是正確的，德軍果然將黨衛軍“希特勒”、“帝國”和“骷髏”3個師加入對普羅霍羅夫卡突擊集團的15千米正面，11日夜間又調來第3裝甲軍的200輛坦克。
坦克第1集團軍作為蘇軍反突擊力量的任務是：以主力固守已佔領地區，而臨時編入的近衛坦克第5軍和坦克第10軍協同近衛第6集團軍從第二新謝洛夫克、諾維尼科耶地域和普羅霍羅夫卡向東面的雅克夫列沃實施突擊，並在從普羅霍羅夫卡地域發起進攻的近衛坦克第5集團軍協同下，圍殲德軍第4坦克集團軍。
7月11日，德軍有生力量意外地攻擊了嚴重缺員的坦克第1集團軍和友鄰部隊，近衛坦克第5集團軍的展開地區被德軍佔領。德軍聲稱在上佩尼耶-別列佐夫卡地域就殲滅蘇軍0.61萬餘人，擊毀或繳獲坦克173輛、摧毀和繳獲火炮和迫擊炮94門、擊落擊傷飛機20架。黨衛軍第2裝甲軍擊退近衛第5集團軍進入“十月”國營農場對普羅霍羅夫卡造成了威脅。
沃羅涅日方面軍部隊在坦克掩護下進攻
7月12日晨，蘇軍以近衛第5集團軍和近衛坦克第5集團軍由普羅霍羅夫卡地域，以近衛第6集團軍和坦克第1集團軍從梅羅沃耶、奧爾洛夫卡一線集中向雅科夫列沃實施猛烈反突擊。
此時德軍則突襲蘇聯第69集團軍防禦地帶，近衛坦克第5集團軍的左翼遭到威脅。鑑於此，卡圖科夫命令近衛坦克第5軍和坦克第10軍於10時協同近衛第6集團軍全面反擊，但是德軍拼命反抗並屢次擊退蘇軍步兵衝擊。中午，坦克第1集團軍部隊在拉科沃和別寥佐夫卡一帶展開爭奪戰。
與此同時，近衛坦克第5集團軍派出450輛坦克準備從後面包抄德國第4裝甲軍，不料在普羅霍羅夫卡南郊和正轉入進攻狀態的黨衛軍第2裝甲軍迎頭撞上，蘇軍坦克集群從09時15分到14時10分對黨衛軍“希特勒師”和“髑髏師”的步兵和裝甲集群施加了3次共5個攻擊波，德軍的反擊則穿插在蘇軍進攻中。 7月12日普羅霍羅夫卡坦克交戰的結果標誌著德軍在庫爾斯克的實際失敗。
但是，坦克第1集團軍的功績不應被坦克第5集團軍的光環所覆蓋。朱可夫在其回憶錄中寫道：“。。似乎在消滅敵南方集團軍群的坦克部隊中起決定作用的是坦克第5集團軍，這不謙虛，而且也不是事實。近衛第6和第7集團軍以及坦克第1集團軍在統帥部預備隊炮兵和空軍集團軍支援下，在7月4日至12日激戰中已大大削弱和疲憊了敵人。坦克第5集團軍對付的是已喪失信心的德軍極度削弱的集團”。不僅蘇軍戰史學家、就連西方戰史學家也承認：德軍的裝甲楔子在奧博揚公路嚴重受挫是其在普羅霍羅夫卡毀滅的重要先導。坦克第1集團軍在7月6日至12日的戰鬥中始終承受著德軍最重點的裝甲突擊，無愧於自己的榮譽和誓言。巴巴賈尼揚也覺得“坦克第1集團軍協同近衛第6集團軍在庫爾斯克防禦各次防禦戰鬥中順利完成受領的任務，大大削弱了德軍‘阿道夫-希特勒’裝甲師、‘帝國’裝甲師、‘大德意志’摩托化師以及第3和第10裝甲師與第332步兵師，消滅敵軍大量技術兵器和生動力量”。
7月13日，德軍第48裝甲軍出動227輛坦克和強擊火炮反覆攻擊坦克第1集團軍防線，但依然沒有達成突破。經過數天激戰，到7月16日，德軍該裝甲軍只有185輛坦克可用，比戰役開始前減少了360餘輛！
蘇軍繳獲的德軍費迪南德自行反坦克炮
7月16日晚，坦克第1集團軍、近衛坦克第5軍和坦克第10軍將防線移交給近衛第6集團軍，撤回二線。而德軍第4裝甲集團軍也開始回撤到7月5日進攻出發陣地。
1943年7月24日最高統帥斯大林在嘉獎庫爾斯克突出部表現出英勇和毅力的部隊命令中就提到了坦克第1集團軍。防禦戰期間，集團軍共損失坦克360輛，在7月6日到15日修復了293輛。另有數據為在7月5日到20日，集團軍共損失坦克和自行火炮954輛-戰鬥損失854輛和故障損失100輛，其中永久損失300輛。在此期間，集團軍共收治8851名傷員。
很快，在休整之後，坦克第1集團軍將在別爾哥羅德-哈爾科夫戰役中再次大放光彩！
油畫-庫爾斯克戰役防禦階段
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