Создалась серьезная угроза глубокого охвата противником правого фланга 18-го танкового корпуса и выхода его в тыл 5-й гвардейской танковой армии.
Для ликвидации этой угрозы генерал-лейтенант П. А. Ротмистров направил в район Остренькое — Карташовка из второго эшелона 24-ю гвардейскую танковую бригаду полковника В. П. Карпова и 10-ю гвардейскую механизированную бригаду полковника И. Б. Михайлова, а генерал А. С. Жадов поставил на прямую наводку 233-й гвардейский артиллерийский полк подполковника А. П. Ревина и 103-й отдельный гвардейский противотанковый артиллерийский дивизион майора П. Д. Бойко.
Мужество и высокое боевое мастерство показал командир орудия гвардии сержант А. Б. Данилов: он подбил 5 танков и будучи раненым не покинул поле боя. На стенде помещен портрет отважного артиллериста. 233-й полк с ходу занял открытые позиции и открыл огонь прямой наводкой.
Героически сражались воины 95-й гвардейской стрелковой дивизии. Командир взвода противотанковых ружей 284-го гвардейского стрелкового полка гвардии лейтенант П. И. Шпетный подбил 6 танков, а когда иссякли патроны, он с противотанковыми гранатами бросился под седьмой «тигр». Герой пожертвовал своей жизнью, чтобы победить врага.
Указом Президиума Верховного Совета СССР гвардии сержанту Андрею Борисовичу Данилову и гвардии лейтенанту Павлу Ивановичу Шпетному были присвоены высокие звания Героев Советского Союза.
Вечером, перейдя в наступление, 95-я гвардейская стрелковая дивизия, 24-я гвардейская танковая бригада и 10-я гвардейская механизированная бригада на рубеже южной окраины хуторов Веселый и Полежаев были встречены сильным огнем артиллерии и минометов противника. В жестоком сражении неприятель был обескровлен и остановлен. Высота 236,7 была самой дальней точкой, куда 12 июля проникли вражеские войска танковой дивизии «Мертвая голова», но взять ее они так и не смогли.
Несмотря на тактический успех противника в северном направлении на правом фланге армии, 18-й танковый корпус и 42-я гвардейская стрелковая дивизия продолжали наступать на юг и в 17.30 ворвались в Андреевку, но, встретив сильное огневое сопротивление противника, остановились. Генерал Бахарев в 18.00 ввел в бой 36-й гвардейский танковый полк прорыва, но это не изменило положения. Корпус перешел к обороне.
Танковые бригады 29-го танкового корпуса и гвардейцы 9-й гвардейской воздушно-десантной дивизии полковника А. М. Сазонова приняли на себя всю силу удара танковой дивизии «Адольф Гитлер» и части сил танковой дивизии «Райх».
Первыми в корпусе атаковали гитлеровцев 1-й и 2-й танковые батальоны 32-й танковой бригады, которыми командовали майор П. С. Иванов и капитан А. Е. Вакуленко. Бой шел с переменным успехом. Уничтожив десятки танков, продвинувшись вперед на пять километров, батальон майора Иванова вел упорный бой в окружении противника. Танкисты капитана Вакуленко выдвинулись вперед и отражали атаки «тигров».
Высокое мастерство боя показали танкисты 31-й танковой бригады. Батальоны капитана Н. И. Самойлова и майора Е. И. Гребенникова успешно громили танковые подразделения дивизий «СС», пытавшиеся прорваться к Прохоровке. В зале музея на стендах показаны подвиги советских воинов.
Напряженный бой с эсэсовцами вел танковый батальон майора Г. А. Мясникова (25-я танковая бригада). Он уничтожил три «тигра», восемь средних танков, три самоходных орудия, 15 противотанковых пушек и более 300 гитлеровцев. Заняв Сторожевое, батальон Мясникова преследовал фашистов. Танк коммуниста старшего лейтенанта Н. А. Мищенко был подожжен. Экипаж занял круговую оборону. Трое суток сражались советские танкисты без сна и отдыха, уничтожили 25 гитлеровцев. Геройский экипаж пробился к своим. Старший лейтенант Н. А. Мищенко за этот подвиг был награжден орденом Красного Знамени.
Героический поступок совершил командир танка лейтенант Солнцев. Его экипаж не ушел из горящей машины и вел огонь по врагу до последнего снаряда. Горящая факелом «тридцатьчетверка» пошла на таран фашистского «тигра». Герои погибли, но до конца выполнили свой долг перед Родиной.
29-й танковый корпус, преодолев упорное сопротивление частей танковых дивизий «Адольф Гитлер» и «Райх», к 17.00 овладел совхозом «Октябрьский» и хутором Ямки. Используя успех 18-го танкового корпуса, 53-я мотострелковая бригада обошла высоту 252,5 с юга, ворвалась в совхоз «Комсомолец» и завязала ожесточенные бои, но была отброшена противником.
Сильным огнем артиллерии и массированными ударами авиации, контратакой тяжелых танков враг остановил продвижение наших танковых корпусов и гвардейских стрелковых дивизий. Они перешли к обороне на рубеже 2 км. северо-восточнее совхоза «Комсомолец», юго-восточнее Сторожевого.