После пяти суток тяжелейших кровопролитных боёв командующему ГА «Юг» фельдмаршалу Э. фон Манштейну стало ясно, что план операции «Цитадель», в том виде как он был запланирован, потерпел крах. Войскам не удалось добиться ожидаемых результатов: полного уничтожения подвижных резервов русских, т. е. создать главное условие для развития наступления на Курск в обход Обояни. Вместе с тем возникли две серьезные проблемы, которые существенно тормозили попытки переломить ситуацию в свою пользу. Во-первых, высокие потери бронетехники танковых и моторизованных соединений в обеих ударных группировках. Во-вторых, растянутость левого фланга 4-й ТА и неспособность АГ «Кемпф» прикрыть её правое укрыло. Причём, если в излучине Пены русские, выстроив сильную оборону, не предпринимали явных попыток подвести сюда крупные танковые силы, то в междуречье Северного и Липового Донца ситуация складывалась значительно опаснее. По данным авиаразведки, из района Старого Оскола и Воронежа к Прохоровке систематически перебрасывались подвижные соединения. Таким образом, угроза мощных фланговых ударов из этого района с каждым днем возрастала, а силы 2-го танкового корпуса СС (обергруппенфюрер П. Хаузер) и АГ «Кемпф» неумолимо таяли. Поэтому, хотя командир 48-го тк генерал фон Кнобельсдорф, указывая на существенную истощенность дивизий своего соединения, сомневался в возможности имевшимися силами удержать фронт на левом крыле 4-й ТА, для Гота, на ближайшие несколько суток, первостепенной целью являлись: уничтожение русских соединений на Донце и завершение задуманного еще в мае 1943 г. сражения с их танковыми резервами у Прохоровки.
9 июля Гот поставил Хауссеру конкретную задачу: овладеть ст. Прохоровка и прилегающими высотами, форсировать Псёл и тем самым создать условия для окружения и уничтожения советской 69-й А между смежными флангами его армии и АГ «Кемпф». К утру 10 июля были почти полностью подготовлены условия для удара в восточном и северо-восточном направлении. Во-первых, основные силы корпуса СС были собраны в единый кулак западнее и юго-западнее Прохоровки, а совет-. 1 ские войска на его левом фланге оттеснены за Кочетовку. Во-вторых, дивизия «Мертвая голова» вышла к Псёлу и попыталась, хотя и безуспешно, форсировать его. И, в-третьих, «Дас Райх» готовилась к сдаче участка фронта на р. Липовый Донец частям 167-й пд, с целью уплотнения своих боевых порядков.
Таким образом, 10 июля 1943 г. начался второй этап оборонительной операции Воронежского фронта в южной части Курского выступа. Основные события этого этапа развернулись у крупного узла сопротивления советских войск — железнодорожной станции Прохоровка (составлявшей единое целое с районным центром — п. Александровский). Поэтому логично дать этому этапу собственное имя, связанное с этим населенным пунктом, — Прохоровское сражение. В этот период основная цель армий Воронежского фронта состояла в том, чтобы не допустить прорыва третьего армейского (тылового) рубежа обороны на прохоровском направлении, нанести потери противнику и создать условия для его разгрома.
Главная роль в этом отводилась 5-й гв. А и 5-й гв. ТА, а также 69-й А. Соединения 1-й ТА, 6-й гв. и 7-й гв. армий до конца операции продолжали участвовать в битве в полном составе, но уже на главном направлении. Завершился этот этап в ночь на 17 июля, когда командование группы армий «Юг», не сумев выполнить поставленные в операции «Цитадель» задачи, начало отвод своих сил, в том числе и с участка фронта в районе Прохоровки, то есть перешло к решению другой оперативной задачи. Соответственно изменились и задачи войск Воронежского фронта — от обороны они перешли к преследованию неприятеля. Это позволяет утверждать, что сражение за Прохоровку окончилось 16 июля.
Третий, завершающий этап Курской оборонительной операции Воронежского фронта — преследование (на отдельных участках — вытеснение) противника, завершился 23 июля, когда его войска практически вышли на рубежи, занимаемые ими до 5 июля.
Как и во время первого этапа операции, обе стороны напрягали все силы, поэтому боевые действия в сражении за Прохоровку приняли острый и довольно затяжной характер (первый этап операции длился 5 дней, второй — 7). Поэтому Н. Ф. Ватутин вынужден был ввести в сражение две гвардейские армии, переданные фронту Ставкой ВГК, которые изначально предназначались для перехода в контрнаступление в момент, когда неприятель исчерпает свои силы. Это придало боям в этом районе особую ожесточенность.