На советско-германском фронте обе армии готовились к летней кампании 1943 года, рассчитывая достичь успехов на юге, в районе Курской дуги. Немцы, окончательно отказавшись от планов наступления на Москву, в феврале — марте эвакуировали Ржевско-Вяземский плацдарм. Ни для СССР, ни для Германии планы противника не были загадкой. Советская Ставка не без колебаний решила дать возможность вермахту ударить первым, чтобы, измотав неприятеля в оборонительных боях, перейти затем в наступление. Немецкое командование рассчитывало, окружив и уничтожив путем двустороннего охвата несколько советских армий в Курском выступе, высвободить на Востоке достаточные силы для обороны Италии и Сицилии и сорвать советское наступление в летнюю кампанию 43-го года. Теперь вермахт на Восточном фронте не ставил больше перед собой достижения стратегических целей, а только оперативно-тактические. Гитлер после поражений под Сталинградом и в Северной Африке рассчитывал затянуть войну. Фюрер надеялся на изобретение немецкими учеными «чудо-оружия», которое кардинальным образом изменит ход войны, и, в меньшей степени, на раскол в Антигитлеровской коалиции. Он не знал, что гонка по самому главному — атомному проекту рейхом уже по сути проиграна. Перевес же немцев в реактивных истребителях, самолетах-снарядах Фау-1 и баллистических ракетах Фау-2 не мог сыграть решающей роли из-за их относительной малочисленности и технического несовершенства. Вошедшие в строй в последние месяцы войны большие подводные лодки, оборудованные специальным устройством для подзарядки аккумуляторных батарей — «шноркелем» и способные к длительному автономному подводному плаванью, могли изменить ход борьбы в Атлантике, но было уже слишком поздно. Если бы эти лодки появились годом раньше, они могли бы если не изменить результат войны, то затянуть ее. Было бы сорвано снабжение союзных армий на Западе, да и Англия догла бы испытать острый кризис снабжения из-за подводной блокады. Как следствие, высадку в Нормандии отложили бы на год, и этот год немцы могли бы еще удерживать Прибалтику, Белоруссию и Правобережную Украину. В том, что некоторые военные проекты были реализованы слишком юздно, отчасти виноват сам Гитлер, вплоть до конца 1942 года требовавший отдавать приоритет разработкам, способным принести практическую пользу фронту не позже чем через полтора года. Только в 1943 году, с провозглашением тотальной войны, все силы были брошены на более долгосрочные и масштабные проекты.
Первоначально наступление на Курск немцы предполагали предпринять в мае 1943 года. Однако Гитлер далеко не был уверен в успехе и хотел усилить атакующие группировки максимальным числом новых танков «Тигр» и «Пантера», превосходивших советские Т-34 и КВ. В итоге наступление началось только 5 июля. Две группировки, 9-я армия с севера и 4-я танковая армия вместе с оперативной группой «Кемпф» с юга, двигались на Курск по сходящимся направлениям. Северная группировка к 11 июля смогла продвинуться лишь на 10–15 км, а южная — на 40–50 км. Немцам не удалось завершить прорыв советской обороны. 11-го числа началась разведка боем войск Западного и Брянского фронтов против орловского плацдарма, в наступление на который они перешли на следующий день. Через три дня к ним присоединились понесшие большие потери в оборонительном сражении войска Центрального фронта.
Уже 12 июля немецкое командование вынуждено было прекратить наступление группы армий «Центр» и бросить войска ударной группировки на помощь 2-й танковой армии, оборонявшей Орел. То, что соединения Центрального фронта перешли в наступление в невыгодной группировке, сложившейся еще в ходе оборонительного сражения, и недостаточная глубина планировавшегося охвата противника привели к тому, что окружить орловскую группировку немцев не удалось, она была только постепенно вытеснена с плацдарма. Красная армия освободила Орел 5 августа 1943 года.
На южном фасе Курской дуги 12 июля 2-й танковый корпус СС разбил в танковом сражении у Прохоровки 5-ю гвардейскую танковую армию Ротмистрова. В этом крупнейшем танковом сражении 273 немецким танкам противостояли 850 советских. 2-й танковый корпус СС потерял безвозвратно не более 5 танков, а еще 38 танков и 12 штурмовых орудий были повреждены. Безвозвратные потери 5-й гвардейской танковой армии достигли 334 танков и САУ. Число поврежденных советских танков по-разному оценивается различными источниками — от 100 до 400 машин. Столь неблагоприятное для советской стороны соотношение безвозвратных потерь в бронетехнике объясняется тем, что поле боя осталось за немцами. Как признавал в докладной записке Сталину о танковом сражении в районе Прохоровки член Военного Совета Воронежского фронта Н.С. Хрущев, «противник при отходе специально созданными командами эвакуирует свои подбитые танки и другую материальную часть, а все, что невозможно вывезти, в том числе наши танки и нашу материальную часть, сжигает и подрывает. В результате этого захваченная нами поврежденная боевая часть в большинстве случаев отремонтирована быть не может, а может быть использована как металлолом, которую мы постараемся в ближайшее время эвакуировать с поля боя». Столь невыгодное для советской стороны соотношение потерь в танках объяснялось более низким уровнем подготовки наших танкистов и плохим управлением со стороны командующего 5-й гвардейской танковой армии и командиров ее корпусов. В частности, танки 29-го корпуса, понесшего наибольшие потери — 150 танков и САУ из 212, в том числе 117 безвозвратно, вводились в бой массированно, а не по эшелонам. Танки мешали друг другу и становились хорошей мишенью для «тигров», пробивавших броню «тридцатьчетверок» на большой дистанции.