В распоряжение фронтов и районов ПВО начали поступать зенитные дивизии, сформированные из зенитно-артиллерийских и зенитно-пулемётных полков. Это намного повышало мощь ПВО войск, объектов, транспортных магистралей и узлов, их устойчивость к ударам с воздуха, резко снижало эффективность воздушной разведки противника.
Во втором периоде войны ГКО и Генеральный штаб одной из важнейших задач определили создание эффективной противовоздушной обороны коммуникаций, прежде всего – железнодорожных, с учётом их оперативной значимости.
На Курском выступе советское командование создало мощную группировку ПВО, обеспечивавшую бесперебойное снабжение действующих фронтов людскими и материальными ресурсами. Эту задачу решали Ряжско-Тамбовский, Воронежско-Борисоглебский, Харьковский и Тульский дивизионные районы ПВО. В составе группировки было: 547 орудий среднего и 214 орудий малого калибра, 558 крупнокалиберных пулемётов, 115 прожекторных станций. Непосредственно на обороне железнодорожных коммуникаций находились около 70% орудий среднего калибра, 50% орудий малого калибра, 45% зенитных пулемётов и все прожекторные станции.
В состав сил ПВО входили четыре истребительные авиационные дивизии ПВО (36-я, 101-я, 125-я и 310-я) общей численностью 208 боевых самолётов. Было организовано их чёткое взаимодействие с фронтовой истребительной авиацией, составлявшей первый эшелон непосредственно у линии фронта (2-я и 16-я ВА ВВС).
В мае 1943 года гитлеровцы в плане подготовки к операции в районе Курска усилили бомбардировки города и железнодорожной магистрали Курск-Касторное-Воронеж. Наиболее массированным был налёт 2 июня 1943 года, дневной, пятью эшелонами с разных направлений, продолжавшийся с 4.39 до 14.50. Это был один из наиболее крупных налётов за всё время Великой Отечественной войны: в нём участвовало 543 самолёта (бомбардировщиков – 424, истребителей – 119). Эти воздушные атаки Курского выступа говорили о серьёзных последующих намерениях гитлеровского верховного командования.
В этот день, 2 июня, на отражение воздушной армады фашистов были подняты 430 истребителей (ПВО – 149, фронтовых – 281). Было сбито 116 самолётов противника. Наши потери составили 27 самолётов (ПВО – 9, фронтовых – 18). Прорвавшиеся самолёты уничтожались зенитчиками. Их огнём было уничтожено 27 самолётов врага. Понеся такие тяжёлые потери (143 самолёта – 27% от участвовавших в налёте) и не достигнув намеченной цели, гитлеровские авиаторы вынуждены были отказаться от массированных ударов и перейти к ночным действиям небольшими группами самолётов.
Таким образом, ещё до начала Курской битвы была заложена прочная основа перехода господства в воздухе к советской авиации. И в этом – неоценимая заслуга сил и средств противовоздушной обороны, воздушных и наземных.
Для проведения задуманной и спланированной операции в районе Курского выступа германское командование сосредоточило 50 лучших своих дивизий, в том числе 16 танковых и моторизованных, до 10 тыс. орудий и миномётов, 2700 танков и самоходных орудий и свыше 2000 самолётов (60% всех боевых самолётов, находившихся на Восточном фронте). Готовило бросить в сражение около 900 тыс. человек.
Немецкое командование было уверено в успехе и планировало, в том числе, после победы в операции «Цитадель» ударить в тыл нашего Юго-западного фронта, на Донбасс, присвоив этой последующей операции наименование «Пантера».
Нашему Верховному Главнокомандованию нужно было решить: первыми начать наступление, пока фашисты были ещё не готовы к проведению операции «Цитадель», или, сломив стратегической оборонительной операцией наступательный порыв фашистов, перейти в решительное контрнаступление.
12 апреля 1943 года Г.К. Жуков, А.М. Василевский, А.И. Антонов доложили Верховному Главнокомандующему И.В. Сталину свои предложения о целесообразности, в связи с подготовкой немецко-фашистских войск под Курском к стратегической наступательной операции, временно перейти к преднамеренной обороне с глубоким эшелонированием боевых порядков войск и оборонительных позиций, хорошо развитой системой траншей и других инженерных сооружений глубиной до 250-300 км. Наиболее развитой в инженерном отношении создавалась тактическая зона обороны, глубина которой впервые за время войны достигала 15-20 км. Глубина противотанковой обороны достигала 30-35 км. В её основе лежали противотанковые опорные пункты.
После многократных обсуждений примерно в середине мая И.В. Сталин твёрдо решил встретить наступление немцев огнём всех видов оружия глубоко эшелонированной обороны, мощными ударами авиации и контрударами по прорвавшемуся противнику силами оперативных и стратегических резервов. Затем, измотав и обескровив врага, добить его мощным контрнаступлением на Белгородско-Харьковском и Орловском направлениях, после чего провести глубокие наступательные операции на всех важнейших направлениях.