苏军在1942年底至1943年初的冬季进攻之后，于3月底暂时转入防御，但仍保持着战略主动权。苏德战场出现了“平静的春季”，仅在库班继续进行着争夺制空权的激战。苏军要实现战争的根本转折，尚需做出巨大努力。战争的进程和结局如何，在很大程度上取决于相对宁静的1943年春哪一方能更迅速地弥补损失，增强自己的军事实力，更好地做好下一步作战的准备。1943年4月至6月这段战略间歇，交战双方都用来制订新的战略决策和准备夏季的行动。
在苏德战场，苏军在包括斯大林格勒反攻作战在内的冬季进攻中，取得一系列胜利，进攻力量进一步增强。德、意军队1943年5月在北非的作战中败北。意大利已濒临被迫退出战争的前夕。大西洋交通线的斗争于春季取得有利于同盟国的转折。日本在太平洋已成强弩之末。反法西斯一方的军事力量迅速增长，整个大战的战略形势对反法西斯联盟十分有利。
德军在斯大林格勒会战和1942年底至1943年初苏军冬季攻势中的失败，以及在其他战场的不利形势，使德国内部情况更趋恶化，其国际地位，特别在其盟国和仆从国中间的地位显著降低。为了改善德国的处境和防止法西斯集团崩溃，德军统帅部决定在苏德战场发动大规模夏季攻势，以重新夺取战略主动权，扭转不利的战争态势。进攻计划于3月初开始制订。
关于在苏德战场作战的战略方针和1943年夏的具体军事行动计划，在德军武装部队东线与西线的将领之间，陆军总部与德军最高统帅部之间存在意见分歧。但是，最终德军统帅部的计划是：坚决削弱苏军将在夏季发动攻势的突击力量，尔后向东方展开胜利的进攻，从苏军统帅部手中夺回战略主动权，力求战局发生对德军有利的转变。德军统帅部考虑到其军队在库尔斯克突出部地域的有利态势，决定把库尔斯克突出部作为进攻出发地段。为准备在库尔斯克附近实施代号为“堡垒”的进攻战役，希特勒于1943年4月15日签署了第6号作战命令。德军的进攻企图是：从北面的奥廖尔和南面的别尔哥罗德向库尔斯克突出部根基部实施向心突击，围歼苏军中央方面军和沃罗涅日方面军，尔后向东南方向，亦即苏军西南方面军的后方突击。此后，预定向东北方向发展进攻，以图进至苏军中央方面军后方，威胁莫斯科，并计划重新向列宁格勒进攻。
对于德军统帅部来说，主要问题在于补充兵员和武器的损失，并建立相应的进攻集团。为了补充军队和组建新的兵团，德国不得不从1943年1月13日起实行总体动员，征召大量军工企业和交通运输部门的工人，以及老年男子和16～18岁的青年入伍。新入伍的人员在后备军和正在整编或组建的师里经4至6个月的训练即被送往作战部队，有的甚至仅进行6至8周训练即被派往前线。根据总动员令应征入伍的士兵，无论身体条件或战斗素质都大不如以前。但是，动员毕竟使苏德战场上受到严重削弱的德军部队得到了补充。实行总体动员的结果，征召了200余万人。这使德军在1943年上半年得以新组建一批师，并对1942年底至1943年初遭受损失的一些兵团进行补充。
1943年，德国的工业加紧发展，军火产量比往年得到增长。1943年，德国火炮、坦克和迫击炮产量比1942年增加1倍多，作战飞机产量增加70%。但是，由于德军作战损失很大，超过其军工生产和人员的补充能力，德军统帅部仍被迫缩减了许多步兵师的编制规模。
截至1943年7月，由于实行总动员和加紧生产技术装备，德军在苏德战场共集中530余万人、5.4万多门火炮和迫击炮、5800多辆坦克和强击炮、近3000架飞机，以及277艘舰艇，但仍未能补足其全部损失，使其苏德战场部队总人数达到1942年秋季的水平（约620万人）。不过，德国此时仍是个强大的对手。在英美尚未开辟欧洲第二战场的情况下，德军还能够从西线向东线抽调兵力。
为实施“堡垒”战役，德军在库尔斯克方向集中了苏德战场德军全部装甲师的近70%、作战飞机的65%以上。实施“堡垒”战役的各突击集团共编有50个精锐师，其中包括16个装甲师。集中于库尔斯克突出部以南和以北的德军中央和南方两个集团军群（司令分别为克鲁格元帅和曼施泰因元帅），总兵力达90余万人。实施战役的德军各集团共装备火炮、迫击炮约1万门、坦克和强击火炮约2700辆、飞机2000余架。德军突击集团还装备了新式“虎”式和“豹”式坦克以及“裴迪南”式强击火炮。
然而，到1943年7月库尔斯克会战前，整个苏德战场的兵力兵器对比已发生根本性变化。苏联国民经济纳入战时轨道后，更加广泛地展开了军火生产，新式武器产量有了很大增长。军事经济迅速发展和部队作战技能的提高，使苏军各军兵种从1943年春季到夏初这一期间得以进行大规模组织整编，组建了大量的坦克集团军和空军集团军，基本完成了在全军中建立军一级编制的工作。苏军装备了各种新式武器装备，诸如改进型坦克、自行火炮、飞机，以及大量火炮、迫击炮、自动步枪和弹药等。至7月初，苏军已取得对德军优势：人数多0.2倍，火炮多0.9倍，坦克多0.7倍、飞机多2.4倍。许多武器装备的主要质量指标，已超过德军同类武器装备。
1943年3月末，冬季战局结束后，苏军最高统帅部即着手制订1943年夏秋作战计划。最初计划先敌转入进攻，在西南战略方向实施主要突击，战局一开始就展开广泛的进攻行动。但是，在查明德军准备在库尔斯克突出部地域采取大规模进攻行动的企图后，苏军最高统帅部于3月末至4月初进行了多次讨论，对夏季攻势计划做了重大修改，并于4月12日召集会议，定下了实施有计划防御的预先决心。决心规定：在库尔斯克突出部集中重兵集团，暂时转入有组织的坚守防御，在防御交战中疲惫、消耗德军集团，尔后转入反攻，粉碎德军进攻企图；在粉碎库尔斯克方向德军后，计划在正西方向和西南方向全线出击，摧毁德军从斯摩棱斯克到亚速海的防御。为牵制德军部队并使其无法机动预备队，还规定在苏德战场南部一些方向上和西北方向上实施局部进攻。会上也研究了另一种方案：倘若德军统帅部近期内不在库尔斯克附近发动进攻，则苏军将转而采取积极行动。
为进行库尔斯克会战，苏军在库尔斯克地域建立了由苏军沃罗涅日方面军（司令员瓦杜丁将军）和中央方面军（司令员罗科索夫斯基将军）组成的军队集团。截至7月初，该集团编成内共有133万余人（与德军对比为1.4：1）、火炮和迫击炮1.9万门（1.9：1）、坦克和自行火炮3444辆（1.2：1）、飞机2172架（1：1）。在两个方面军后方配置的大本营战略预备队——新编草原方面军（司令员科涅夫将军），准备随时采取防御或积极的进攻行动。部署在这里的苏军占其整个作战部队人员约1/3，火炮和迫击炮的近26%，坦克和自行火炮的46%以上，作战飞机的1/3以上。
库尔斯克会战，从7月5日德军发起进攻开始至8月23日苏军胜利结束进攻，历时50天。
为实施防御，苏军预先做了大量周密充分的准备工作。4月，苏军在库尔斯克突出部展开了坚守作业，接近前线地区的居民给苏军以巨大支援。6月份，计有30余万库尔斯克市、州的居民参加了防御工事的构筑。为实施稳固的防御，苏军采取的主要措施是：在库尔斯克方向建立整个纵深为250～300公里的多地带防御；将大本营战略预备队（草原方面军）调到库尔斯克以东地域；向库尔斯克地域进行了整个战争期间规模最大的一次物资器材和部队的集中；组织了专门破坏德军交通线和夺取制空权的空中战役；加强游击队的活动，在德军后方开展大规模破坏活动和搜集重要情报的活动；从4月起，部队利用战斗间歇进行战斗训练，特别是反坦克训练；实施一整套措施，以便保证苏军即将开始的行动。
防御作战从7月5日拂晓苏军实施炮火反准备开始，共有2460门火炮、迫击炮和火箭炮参加了炮火反准备，平均每公里正面的火炮密度达30～35门，在最重要的地段上达60～70门。炮火反准备使德军的首次突击力量遭到重大损失，已做好进攻准备的德军战斗队形和指挥系统被打乱，因此，德军被迫推迟2.5～3个小时才发起进攻。
7月5日5时30分和6时，德军在炮火准备后分别由奥廖尔以南地域从北向南和从别尔哥罗德地域由南向北对库尔斯克发起进攻。
德军在苏军中央方面军地带内向3个方向实施了突击：向奥利霍瓦特卡实施主要突击，向小阿尔汉格尔斯克和格尼列茨实施辅助突击。
德军第9集团军在奥利霍瓦特卡主突方向上，将300多辆坦克同时投入战斗，大批轰炸机轮番轰炸，为坦克开路。苏军航空兵和炮兵对德军坦克实施了猛烈突击。德军步兵也遭到防御部队猛烈射击。7月5日日终，主突方向的德军在付出重大代价后，楔入苏军第13集团军防御纵深6至8公里。
苏军中央方面军判明德军主突方向后，于6日以第13集团军的近卫第17军和第2坦克集团军的第16坦克军向北，以第19坦克军从萨莫杜罗夫卡向东北，分别对德军主要集团实施反突击，阻止了德军的进攻。随后几天，德军向波内里增调兵力，但通过这一方向向库尔斯克突破的企图也未成功。
7月9日，德军中央集团军群被迫把突击集团全部兵力投入战斗。至7月11日，德军在付出重大代价后只前进9～12公里，未能突破苏军防御的战术地幅，被迫转入防御。苏军在奥廖尔方向转入反攻的时机已经成熟。
在库尔斯克南面苏军沃罗涅日方面军地带内，德军共集中了约1000辆坦克同时投入战斗，其中700辆配置在奥博扬公路的主要方向上。
7月5日晨，德军向奥博扬实施了主要突击，在科罗恰方向实施辅助突击。沃罗涅日方面军以3个集团军和1个坦克集团军抗击德军的进攻。在防御的关键时刻，苏军及时调整部署，加强兵力，实施反突击，终于在奥博扬方向阻止了德军的进攻。
7月10日，因在奥博扬方向未能继续前进，德军被迫将主力调到普罗霍洛夫卡方向实施进攻，企图绕道向库尔斯克推进。德军第4装甲集团军和“肯百夫”战役集群实施了这次进攻。苏军决定从2个方向对雅科夫列沃实施向心反突击，即以近卫坦克第5集团军和近卫第5集团军从东北，以第1坦克集团军和近卫第6集团军的近卫步兵第22军从西北，分别实施反突击。第2和第17空军集团军对反突击实施空中支援。
7月12日，在普罗霍洛夫卡以西和以南地域，双方约1200辆坦克和自行火炮展开了第二次世界大战中规模最大的一次坦克遭遇战。同时，双方飞机在空中也展开了激战，仅7月12日，苏军空军即出动飞机299架次。普罗霍洛夫卡地域的坦克战以苏军的胜利告终，德军被迫停止进攻，并后退8～10公里，德军损失坦克400多辆。德军由南面向库尔斯克的进攻已陷入困境，在楔入苏军防御纵深近35公里后被迫转入防御。
库尔斯克会战示意图从7月16日起，在进攻计划已被彻底挫败的情况下，南面德军开始撤回出发地区。苏军沃罗涅日方面军和草原方面军在德军后卫阻击下追击撤退之敌，于7月23日日终前出到交战开始前所占地区，并根据苏军统帅部指示就地做反攻的准备。
反攻的目的是歼灭德军奥廖尔和别尔哥罗德—哈尔科夫两个集团，并为转入总的战略进攻创造条件。苏军中央方面军、布良斯克方面军以及西方面军负责实施奥廖尔进攻战役。沃罗涅日方面军、草原方面军和西南方面军一部，负责实施别尔部德—哈尔科夫进攻战役。苏军的这次反攻在300余公里正面进行。苏军最高统帅部代表朱可夫和华西列夫斯基分别负责协调沃罗涅日方面军与草原方面军、西南方面军与南方面军之间的行动。
7月12日，经航空火力和炮火准备之后，苏军首先对奥廖尔突出部北部正面和东部正面发起反攻。西方面军左翼各兵团向霍特涅茨和博尔霍夫方向展开进攻，布良斯克方面军向博尔霍夫和奥廖尔方向展开进攻。
进攻第一天，西方面军近卫第11集团军为夺取主要防御地带与德军进行了激烈的战斗，第二天日终前已突破德军防御的战术地幅，向纵深推进近25公里。
布良斯克方面军地带内的进攻十分艰难，德军竭力扼守博尔霍夫，因为这是从北面掩护通往奥廖尔集团后方的重要防御枢纽。布良斯克方面军所属第61集团军在2天的进攻中接连击退德军的反冲击，楔入敌防御纵深5～8公里。进攻第一天，方面军第3、第63集团军的部队未能突破德军主防御地带。近卫第1坦克军在第63集团军地带投入交战后，进攻速度才有所提高。7月13日日终前，第3、第63集团军楔入德军纵深已达14至15公里。
西方面军不断扩大和加深突破口，摧毁了博尔霍夫德军集团的抵抗，从西面包围了该城，并从北面和西北进一步威胁到奥廖尔城。布良斯克方面军从东北和东南向奥廖尔实施主要突击，布良斯克方面军所属第61集团军则由东面和东南面对博尔霍夫实施包围。
7月15日，中央方面军右翼各集团军（第48、第13、第70集团军和第2坦克集团军）转入反攻，向西北方向的克罗梅实施主要突击。至17日，中央方面军完全恢复了自己在德军进攻前所处的态势。
为阻止苏军的进攻，德军急忙从第9集团军和苏德战场其他地段调来7个装甲师、1个机械化师和4个步兵师。
为了增强突击力量，发展进攻，苏军最高统帅部决定将战略预备队投入交战。采取此举的另一个原因是，战斗至第7天日终时，苏军进攻的总正面已大大加宽，随着部队日益楔入德军防御纵深，各兵团之间开始出现间隙，翼侧逐渐暴露。7月19日至26日，布良斯克方面军将最高统帅部预备队加强的近卫第3坦克集团军，西方面军把最高统帅部加强的第11集团军、第4坦克集团军和近卫第2骑兵军，先后投入交战。战略预备队投入交战后，大大提高了苏军的进攻速度。
7月29日，布良斯克方面军攻克博尔霍夫。结果，奥廖尔德军集团被苏军3个方面军从北、东、南三面包围，苏军的3个坦克集团军又构成了切断德军西撤道路的威胁。7月31日夜，德军为免遭全歼，开始由奥廖尔向西撤退。8月3日，布良斯克方面军所部楔入奥廖尔。8月5日晨，布良斯克方面军在西方面军和中央方面军的两翼配合下，经过激战解放该城。就在同一日，实施别尔哥罗德—哈尔科夫进攻战役的草原方面军，解放了别尔哥罗德。苏联首都莫斯科鸣放礼炮，以表示对解放这两座城市的苏军的敬意。
消灭奥廖尔集团以后，苏军转入追击。至8月18日，苏军前出到德军在布良斯克以东构筑的防御地区。此时，为了准备实施解放布良斯克的战役，苏军抵达该地域后便停了下来。
通过奥廖尔战役，苏军拔除了德军的重要战略基地，击溃德军15个师，向西推进150公里，为尔后苏军向白俄罗斯进攻创造了有利条件。
8月3日，苏军向德军占领的遏制着苏军通往乌克兰和顿巴斯进攻道路的别尔哥罗德西北地域发动进攻。进攻第一天，沃罗涅日方面军和草原方面军取得很大胜利。主突方向德军防御的整个战术纵深被突破。8月5日，草原方面军攻占别尔哥罗德。苏军在别尔哥罗德—哈尔科夫方向上的进攻，迫使刚被调走抗击苏军在顿巴斯方向进攻的德军几个装甲师又匆忙调回哈尔科夫地域。
沃罗涅日方面军进攻较顺利，所属第1坦克集团军在实施战役的5天中，推进100多公里。到8月7日日终，已攻占德军战役纵深内的重要抵抗中心和交通枢纽博戈杜霍夫市。此时，方面军近卫第5坦克师也攻占了德军从西北方向掩护哈尔科夫的两个重要枢纽位洛切夫和卡扎契亚洛潘。至此，德军已被分割为两个部分。8月11日，沃罗涅日方面军向西和西南方向扩大突破口，并切断了哈尔科夫至波尔塔瓦铁路。此时，草原方面军各集团已逼近哈尔科夫德军防御外廓。西南方面军第57集团军已强渡北顿涅茨河，从东和东南逼近哈尔科夫。
为了粉碎沃罗涅日方面军的突击集团，消除包围哈尔科夫的最大威胁，德军决定使用从顿巴斯调到哈尔科夫方向的基本兵力，对楔入博戈杜霍夫以南地域的沃罗涅日方面军实施反突击。从8月11日至17日，双方在博戈杜霍夫以南地域展开了激烈的战斗。
德军将3个装甲师投入战斗后，把苏军向北击退20公里，但未能实现楔入博戈杜霍夫地域、前出到苏军沃罗涅日方面军主要集团后方的企图。8月17日，在苏军打击下，该方向德军被迫停止进攻，转入防御。德军在这一企图失败后，又企图从阿赫特尔卡地域由西北方向突击博戈杜霍夫，计划切断阿赫特尔卡以南的战线突出部，由西北方向楔入博戈杜霍夫地域，粉碎沃罗涅日方面军突击集团的基本兵力。为此，德军在阿赫特尔卡及其以西地域集中了“大日尔曼”机械化师和第19、第11、第7装甲师的基本兵力。同时，德军在科帖尔瓦以南集中了党卫“骷髅”装甲师的基本兵力，企图从南面突击前出到科帖尔瓦地域的苏军后方。经激战，沃罗涅日方面军粉碎了德军的企图，德军被迫转入防御。
当沃罗涅日方面军抗击德军反突击时，草原方面军逐步摧毁德军的顽强抵抗，从东、北、西三面包围了哈尔科夫。德军迟滞苏军反攻的企图遭到失败。为免遭歼灭，德军于8月22日开始向西南撤退。8月23日，草原方面军在沃罗涅日方面军协同下攻占哈尔科夫。此次战役，使苏军向南和西南方向前进140公里，击溃德军15个师，为解放第聂伯河左岸乌克兰和前出第聂伯河创造了条件。
苏军在反攻中肃清了奥廖尔地域和别尔哥罗德—哈尔科夫地域的德军集团，胜利结束了连续50天的。会战结果是：德军损失50万人、1500辆坦克、3000门火炮、3700余架飞机，德军30个师被粉碎。当然，苏军也付出了重大代价。
如果说斯大林格勒会战预告了德国法西斯军队的覆灭，那么库尔斯克会战就把它推到了覆灭的边缘。此战役使希特勒的进攻战略彻底破产，被迫在整个苏德战场完全转入战略防御。库尔斯克会战，如同莫斯科会战和斯大林格勒会战一样，成为苏联卫国战争胜利的一个重要里程碑。苏军在库尔斯克地域的胜利，使苏军完全掌握了战略主动权，为尔后在苏德战场全线展开进攻创造了有利条件。