Pôvodný plán operácie, ktorú velenie wehrmachtu nazvalo Citadela, bol pritom presne opačný. Nemci si boli vedomí, že napriek mobilizácii takmer všetkých dostupných síl už nemajú dostatok zdrojov na mohutnú ofenzívu ako v predchádzajúcich dvoch vojnových rokoch, takže chcú „len“ vyradiť z boja čo najviac nepriateľskej techniky a vojakov. Nakoniec boli straty Červenej armády väčšie ako tie nemecké, Sovieti ale boli schopní svojich mŕtvych a zajatých vojakov aj zničené tanky rýchlo nahradiť.
Prehra nemeckých síl pri meste Kursk mala viac príčin. Napríklad nesporne vyššie skúsenosti tankových posádok wehrmachtu aj síl SS dokázali sovietski velitelia vyvážiť starostlivou prípravou. Vopred totiž poznali nielen miesto útoku Hitlerových generálov, asi stokilometrový výbežok frontu pri meste Kursk na pomedzí Ruska, Ukrajiny a Bieloruska, ale tiež čas niekoľkokrát odkladanej nemeckej ofenzívy. Aj vďaka informáciám od Britov, ktorí dokázali lúštiť tajné nemecké depeše. V nemeckom velení pritom plán útoku na Demjanský kotol pri Kursku nemal bezvýhradnú podporu.
Skúsení dôstojníci vrátane maršala Ericha von Mansteina by totiž dali radšej prednosť stratégii „pružnej obrany“, vďaka ktorej by nemecké jednotky dokázali čeliť silnejúcim Sovietom a postupne by vyčerpali ich útočný potenciál. Taký defenzívny prístup k bojom ale odmietal samotný Adolf Hitler, ktorého neodborné rozhodnutia neskôr nepriaznivo ovplyvnili aj samotný priebeh kurskej bitky. Hitlera dokonca odrádzal od útoku i sám tvorca nemeckých tankových vojsk Heinz Guderian. „Koľko ľudí podľa vás vôbec vie, kde leží Kursk. Prečo chceme tento rok na východe útočiť?“ pýtal sa slávny generál vodcu. Ten mu síce vraj dal za pravdu s tým, že kedykoľvek na chystaný útok myslí, obracia sa mu žalúdok, prípravy na ofenzívu ale bežali ďalej. Povodný Mansteinom požadovaný termín začiatku útoku – najneskôr koncom mája – ale niekoľkokrát odložili, aby Nemci získali dostatok síl a novej techniky.
Odklady ale prospeli nielen wehrmachtu, ktorý dostal úplne nové, avšak v boji nevyskúšané tanky Tiger, alebo mohutné stíhače tankov Ferdinand. Sovietski generáli pod vedením maršala Georgija Žukova taktiež získali čas na posilnenie obrany okolo Kurska, ktorá nakoniec až v štyroch líniách siahala niekoľko desiatok kilometrov za front. Krátko pred začiatkom bojov sa Sovieti tiež pokúsili prekvapiť a zničiť ešte na zemi nemecké letectvo, ale bez úspechu. Luftwaffe tak dokázala získať nad bojiskom jasnú prevahu zničila stovky sovietskych tankov. O výsledku bitky sa ale rozhodovalo na zemi. Nemecký plán na kliešťový obchvat zo severu a juhu sa kvôli dobre pripravenej obrane začal zasekávať už na samotnom začiatku. Na juhu bojiska sa síce nemeckým tankistom a pechote podarilo preniknúť na dohľad Kurska, bola to ale skôr výnimka. Pri obci Prochorovka sa potom 11. júla začal stret, ktorý v histórii nemá obdobu.
Proti sebe sa behom troch dní na zhruba dvadsaťkilometrovom úseku postavilo tisíc tankov a samohybných diel, sovietske mali prevahu dva ku jednej. Na stiesnenom bojisku sa tanky dostávali doslova na dosah a v boji stroja proti stroju do seba nezriedka narážali. Po desiatkach hodín bojov síce dosiahli nemeckí tankisti víťazstvo, na výsledku samotnej bitky to ale nič nezmenilo. Najmä keď sa v rovnaký čas vylodili západní spojenci na Sicílii a Hitler nariadil stiahnuť z Kurska časť tankov.
Po stretnutí pri Prochorovke bolo jasné, že operácia Citadela je odsúdená na neúspech. Niekoľko dní potom sa začali nemecké jednotky sťahovať, 5. augusta červenoarmejci opäť získali mesto Orlov a 23. augusta konečne dobyli späť Charkov, stratený päť mesiacov predtým. Bitka o Kursk znamenala – napriek tomu, že Sovieti stratili podľa odhadov vyše štvrť milióna mužov, dvaapolkrát viac ako Nemci – definitívny zlom na východnom fronte. Po Kursku totiž prešla iniciatíva definitívne na stranu Červenej armády.