Для участия в наступлении, целью которого было уничтожить русские армии, оборонявшие курский выступ, выпрямить линию фронта и заставить противника израсходовать все свои резервы, немцы развернули на севере — в районе южнее Орла — войска 9-й армии (5 танковых и 8 пехотных дивизий) и на юге — в районе Белгорода — войска 4-й танковой армии (8 танковых и 7 пехотных дивизий).
5 июля обе армии одновременно перешли в наступление. Несмотря на мощную авиационную поддержку, желаемого успеха наступление не принесло. Передовые части 9-й армии скоро застряли в глубоко эшелонированной системе обороны русских. 4-я армия, добившаяся вначале некоторых успехов и продвинувшаяся на 35 км в расположение противника, не сумела в дальнейшем ни выйти на оперативный простор, ни облегчить продвижение 9-й армии, от которой ее отделяли всего лишь 100 км.
Еще в ходе немецкого наступления русские немедленно ввели на атакованном участке крупные силы, находившиеся до сих пор в резерве. Они перешли в контрнаступление и быстро захватили инициативу в свои руки.
Кроме того, значительные силы русских, которые не были скованы действиями в районе Курска, 11 июля перешли в наступление с севера и с востока против войск 2-й танковой армии, оборонявшейся севернее района операции, под Орлом. Введя в бой около 50 дивизий, в том числе большое количество танковых соединений, противник прорвал фронт армии и заставил генерал-полковника Моделя, осуществлявшего общее руководство войсками 2-й танковой и 9-й армий, вывести с фронта 9-й армии несколько дивизий, которые еще вели бои в районе Курска, и бросить их на усиление 2-й танковой армии.
Битва под Курском.
9-я армия вынуждена была после этого не только прекратить наступление, но и отойти на свои исходные позиции. Под влиянием обстановки, складывавшейся северо-западнее Орла, 4-я танковая армия, которая уже не могла рассчитывать на решающий успех, также прекратила свое наступление и затем под натиском противника, наносившего удары по ее флангам, постепенно откатилась на свои исходные позиции. Таким образом, последняя попытка немцев снова захватить на Востоке инициативу действий в свои руки провалилась.
На севере, у Орла, тем временем развертывалась гигантская битва. Русские постепенно ввели здесь в бой свыше 100 дивизий. Несмотря на переброску сюда новых дивизий из района Курска, немецкие войска в кровопролитных боях вынуждены были под напором русских, уже прорвавших фронт в ряде мест, оставить свои позиции на Орловской дуге. 31 июля 2-я танковая и 9-я армии начали отход и заняли новую оборону в районе восточнее Брянска, еще более сократив линию фронта. Немцам удалось удержать эти новые позиции, после чего часть сил была постепенно выведена ими в резерв и на пополнение. Как только русские почувствовали упорное сопротивление на этом рубеже, они предприняли севернее, на фронте 4-й армии, попытку прорваться на Рославль, а затем перешли в наступление на рубеже Ельня — Белый, не добившись, однако, серьезных успехов. Группе армий «Центр», силы которой часто оказывались напряженными до последнего предела, удалось удержать свой фронт. Лишь в некоторых местах немецкие войска были слегка потеснены. Но уже можно было предвидеть, что наступит такой момент, когда немецкие дивизии, оборонявшиеся на слишком широком фронте, не выдержат все усиливающегося натиска противника и не смогут выполнить поставленных перед ними задач.