5 июля 1943 года ночной контрартподготовкой началась Курская битва, ставшая коренным переломом в ходе войны. Курская битва, длившаяся с 5 июля по 23 августа 1943 года, является одним из ключевых сражений Великой Отечественной войны. В советской и российской историографии принято разделять сражение на три части: Курскую оборонительную операцию (5—23 июля); Орловскую (12 июля — 18 августа) и Белгородско-Харьковскую (3—23 августа) наступательные. В ходе зимнего наступления Красной армии и последовавшего контрнаступления вермахта на Восточной Украине в центре советско-германского фронта образовался выступ глубиной до 150 и шириной до 200 километров, обращенный в западную сторону (так называемая «Курская дуга»).
Германское командование приняло решение провести стратегическую операцию на Курском выступе. Для этого была разработана и в апреле 1943 года утверждена военная операция под кодовым названием "Цитадель". Имея сведения о подготовке немецко-фашистских войск к наступлению, Ставка Верховного Главнокомандования приняла решение временно перейти к обороне на Курской дуге и в ходе оборонительного сражения обескровить ударные группировки врага и этим создать благоприятные условия для перехода советских войск в контрнаступление, а затем в общее стратегическое наступление. Для проведения операции "Цитадель" германское командование сосредоточило 50 дивизий, в том числе 18 танковых и моторизованных.
Группировка противника насчитывала, по данным советских источников, около 900 тыс. человек, до 10 тыс. орудий и минометов, около 2,7 тыс. танков и более 2 тыс. самолетов. Воздушную поддержку немецким войскам оказывали силы 4-го и 6-го воздушных флотов. Это составило около 70% танковых, до 30% моторизованных и более 20% пехотных дивизий, а также свыше 65% всех боевых самолетов, действовавших на советско-германском фронте, которые были сосредоточены на участке, составлявшем лишь около 14% его протяжённости.
Ставка ВГК к началу Курской битвы создала группировку (Центральный и Воронежский фронты), имевшую более 1,3 млн. человек, до 20 тысяч орудий и миномётов, более 3300 танков и САУ, 2650 самолетов. Войска Центрального фронта (командующий — генерал армии Константин Рокоссовский) обороняли северный фас Курского выступа, а войска Воронежского фронта (командующий — генерал армии Николай Ватутин) — южный фас. Войска, занимавшие выступ, опирались на Степной фронт в составе стрелкового, 3-х танковых, 3-х моторизованных и 3-х кавалерийских корпусов (командующий генерал-полковник Иван Конев). Координацию действий фронтов осуществляли представители Ставки Маршалы Советского Союза Георгий Жуков и Александр Василевский.
5 июля 1943 года немецкие ударные группировки по плану операции "Цитадель" начали наступление на Курск из районов Орла и Белгорода. Со стороны Орла наступала группировка под командованием генерал-фельдмаршала Гюнтера Ханса фон Клюге (группы армий "Центр"), со стороны Белгорода - группировка под командованием генерал-фельдмаршала Эриха фон Манштейна (оперативная группа "Кемпф" группы армий "Юг"). Задача отразить наступление со стороны Орла была возложена на войска Центрального фронта, со стороны Белгорода - Воронежского фронта. 12 июля в районе железнодорожной станции Прохоровка в 56 километрах к северу от Белгорода произошло самое крупное встречное танковое сражение Второй мировой войны между наступавшей танковой группировкой противника (оперативная группа "Кемпф") и наносившими контрудар советскими войсками. С обеих сторон в сражении принимали участие до 1200 танков и самоходных установок. Ожесточенное сражение длилось весь день, к вечеру танковые экипажи вместе с пехотой дрались врукопашную. За один день противник потерял около 10 тысяч человек и 400 танков и был вынужден перейти к обороне. В этот же день войска Брянского, Центрального и левого крыла Западного фронтов начали операцию "Кутузов", имевшую цель разгромить орловскую группировку противника. 13 июля войска Западного и Брянского фронтов прорвали оборону противника на болховском, хотынецком и орловском направлениях и продвинулись на глубину от 8 до 25 км.
16 июля войска Брянского фронта вышли на рубеж реки Олешня, после чего германское командование начало отвод своих главных сил на исходные позиции. К 18 июля войска правого крыла Центрального фронта полностью ликвидировали клин противника на курском направлении. В этот же день в сражение были введены войска Степного фронта, которые начали преследование отступавшего противника. Развивая наступление, советские сухопутные войска, поддержанные с воздуха ударами сил 2-й и 17-й воздушных армий, а также авиацией дальнего действия, к 23 августа 1943 года отбросили противника на запад на 140-150 км, освободили Орел, Белгород и Харьков.
По данным советских источников, вермахт потерял в Курской битве 30 отборных дивизий, в том числе 7 танковых, свыше 500 тысяч солдат и офицеров, 1,5 тысячи танков, более 3,7 тысяч самолетов, 3 тысячи орудий. Потери советских войск превзошли немецкие; они составили 863 тыс. человек. Под Курском Красная Армия потеряла около 6 тыс. танков. Вечером 23 августа 1943 года в Москве впервые прогремел артиллерийский салют в честь освобождения Орла и Белгорода (12 залпов из 120 орудий).
Действия советского командования в Курской битве трудно назвать образцовыми — слишком уж велики были потери, но все же главного добиться удалось — мощь танковых частей вермахта была сломлена, армейские танковые и пехотные дивизии более не являлись полноценным боевым инструментом — их упадок был необратим. И хотя дивизии СС сохранили высокую боеспособность, их было слишком мало, чтобы кардинально влиять на ситуацию на фронте. Стратегическая инициатива в войне прочно перешла после Курска к советским войскам и оставалась за ними до полного разгрома Третьего рейха.
