和對庫爾斯克突出部北面一樣，最高統帥斯大林
短時間內制定出一個適合當前情況的作戰計劃，無疑是重中之重。蘇軍統帥部最終定下的企圖是，從別爾哥羅德西北地域的敵坦4集團軍和“肯普夫”戰役集群的結合部實施正面突擊，向博戈杜霍夫、瓦爾基、新沃多拉加總方向展開迂回，分割包圍敵別爾哥羅德-哈爾科夫集團，最終解放別爾哥羅德、哈爾科夫兩城市。具體來說，由沃羅涅什方面軍左翼各部（近衛5和6集團軍、坦1集團軍和近衛坦5集團軍）負責上述分割突擊行動，承擔包圍敵別爾哥羅德-哈爾科夫集團的主要任務。主突集團左翼的草原方面軍【注1】各部（53、69、近衛7集團軍，另下轄機械化1軍）負責正面進攻敵別爾哥羅德-哈爾科夫集團（主要是“肯普夫”戰役集群），其下只有一個機械化軍，其作戰力量明顯弱，而當面敵人在別爾哥羅德-哈爾科夫方向構筑了極其堅固的防御體系。【注1：此時草原方面軍已經從戰略預備隊全部調至一線，部署在沃羅涅什方面軍和西南方面軍之間，不過其部隊大部已轉給沃羅涅什方面軍，而所接收的部隊又是沃羅涅什方面軍原來的經過防御戰消耗的部隊。】
至于主突集團右翼即沃羅涅什方面軍右翼的各部（27、40、38、47集團軍，另下轄近衛坦4、坦10、近衛坦2軍），理論上應該是掩護主突集團的右翼側，不過處于最右翼的40、38集團軍進攻時間晚于主突集團，并下轄兩個坦克軍（坦10、近衛坦2軍），而47集團軍作為二線部隊也部署在這里。一般來說，次要方向作戰要早于重要方向作戰以迷惑敵人，作戰兵力也相對較弱，而從它擁有的坦克機械化部隊的規模看，雖然弱于主突集團，但絕不弱于承擔重要任務的草原方面軍。
實際上，當時在作戰計劃制定中大家是有分歧的。總參謀部鑒于敵防御堅固，而己方時間倉促，來不及調整部署，謹慎考慮，傾向縮小對敵分割包圍的范圍，因此把突擊方向選定在更靠近哈爾科夫的博戈杜霍夫，以盡快解放別爾哥羅德、哈爾科夫兩城。而沃羅涅什方面軍司令員瓦圖京等人則傾向更大膽的進攻，傾向大規模包圍敵重兵集團，甚至想深入波爾塔瓦，形成更大范圍合圍敵軍的態勢，但這需要更大規模的兵力調整，更長時間的準備，并不符合當前實際情況。作為最高統帥的斯大林應該從奧廖爾進攻戰役中吸取了教訓，也較為慎重，支持總參謀部的意見，因此整個戰役計劃大致還是按總參的意圖制定的。不過，右翼兵力偏重似乎又反映了沃羅涅什方面軍前線將領的意圖。當然，當時時間緊迫，作戰計劃制定倉促，各項準備也是倉促的，右翼兵力偏大也可能是來不及兵力調整的結果，而作戰計劃也只是由最高統帥部代表朱可夫向斯大林作大致匯報，就付諸實施了。
此戰役蘇軍共投入98萬余部隊、2400多輛坦克和自行火炮、近1.3萬門火炮和迫擊炮、1300架飛機。蘇軍人員是敵人的三倍多，炮兵和坦克是敵人的四倍多，飛機比敵人多30%。計劃規定，進攻正面寬200公里，縱深120公里。在占正面14%的主要突擊方向上，主突集團各部集中了50%-90%的步兵，80%-90%的坦克和自行火炮、50%以上火炮和迫擊炮、絕大多數飛機。沃羅涅什方面軍主要突擊方向上，每公里正面上有坦克和自行火炮70輛，火炮和迫擊炮216門，而在近衛5集團軍和53集團軍突破地段上，每公里正面上有火炮和迫擊炮高達230門。另外，部署在哈爾科夫東面的西南方面軍57集團軍也將根據戰役的進展參與到解放哈爾科夫的行動中。
此戰準備第一次使用坦克集團軍（坦1集團軍和近衛坦5集團軍）作為打開戰術突破口后的快速軍隊。負責空中支援的是空2和空5集團軍，另外空17集團軍、遠程航空兵和國土防空軍的航空兵也將參與作戰。戰役開始前，從布良斯克方面軍調來多個炮兵師，以進一步增厚炮兵實力。兩個方面軍也幾乎補足了防御戰中消耗的彈藥，人員、武器、物資的各項補充都是很迅速的，超乎敵人的想象——敵人一直自認為蘇軍在防御戰中損失巨大，不可能這么快補充上來。工程兵也完成了大量作業，修復大量道路和橋梁。黨政工作也緊緊跟上，始終確保廣大指戰員高昂的進攻銳氣。
另外，盡管戰役準備短促，也進行了戰役偽裝和迷惑措施，盡可能使敵人摸不準蘇軍的意圖特別主突方向。為此在戰線的右翼模擬了兵力集中、坦克部隊調動等行動。
那么蘇軍在庫爾斯克突出部南面積極準備進攻戰役之時，當面法西斯德軍在干嗎呢？上面說了，它實際上并未意識到蘇軍在準備進攻。蘇軍完成防御戰后并沒有馬上轉入進攻，以及斯大林在7月24日即蘇軍恢復戰線的第二天，宣布蘇軍已贏得了庫爾斯克戰役，這給敵人造成了一種假象，似乎南面的蘇軍在防御戰中遭受嚴重損失，不會發動進攻了。希特勒說：“斯大林要停止自己的攻勢……他可能已經知道他們的進攻不再會取得進展，因而放棄了進一步快速推進的企圖。我的感覺就是如此。”
于是，在這樣的“感覺”下，曼施泰因正把他的軍隊調往南北兩面，北面是抽兵支援“中央”軍應對蘇軍奧廖爾攻勢，南面則派兵應對蘇軍西南方面軍和南方面軍攻勢。看來，此時曼施泰因除了沒有意識到蘇軍在別爾哥羅德-哈爾科夫上的進攻企圖，也是忙得焦頭爛額。
此時法西斯德軍在突出部南面依舊是坦4集團軍（坦48軍、52軍）和“肯普夫”戰役集群（11軍、42軍），分別大致對著蘇軍沃羅涅什方面軍和草原方面軍，另外第2集團軍（屬“中央”軍）第7軍位于坦4集團軍左翼，也將是蘇軍的打擊對象。上述總兵力已經下降到約20個師（其中4個坦克師）、31萬人、約600輛坦克和強擊火炮、3000多門火炮和迫擊炮、1000多架飛機。敵人的重兵（特別是4個坦克師）也基本配置在坦4集團軍和“肯普夫”集群的結合部上，也即在蘇軍主突方向的附近地區，大致在托馬羅夫卡和別爾哥羅德以北地區。當然，即使如此，蘇軍主突集團對敵人也有絕對優勢。
經過長期經營，突出部南面敵人的防御體系同樣非常堅固。法西斯德軍利用舊俄國時期的防御工事構筑起自己的防御體系，其戰術防御縱深15-18公里，由兩個地帶組成。在防御的戰役縱深內則構筑了若干中間防御地區，居民點則構筑成環形防御的強大樞紐部。希特勒德軍大力加強了哈爾科夫、別爾哥羅德、蘇梅、阿赫特爾卡、博戈杜霍夫等城市的防御體系。防御最強大的地方就是別爾哥羅德-哈爾科夫方向——這正是草原方面軍的主攻方向，這里敵人構筑了五道順序排列的防御地區，而哈爾科夫四周還設有兩道環形防線，共七道防御地區，縱深90公里。
8月3日5時，蘇軍開始炮火準備，這是一次新穎獨特、狂風暴雨般的火力大“清洗”：“蘇聯人首先用火炮、迫擊炮、火箭炮和步兵武器，對德軍前沿和防御縱深實施5分鐘兇猛急速的轟擊。然后用大口徑火炮表尺驗查射和試射35分鐘；用'喀秋莎’對德軍目標有計劃地實施壓制射、摧毀射和齊射，用時1時20分；以火炮和迫擊炮，加速射擊直至最大射速，用時20分鐘；對德軍防御縱深內的抵抗樞紐部實施有計劃的火炮射擊，用時45分鐘。航空兵首先轟炸德軍的指揮所、通信樞紐和通信線路，以破壞其指揮系統，隨后對德軍防御縱深內的炮兵陣地、軍隊集結地和預備隊連續進行第二次、第三次和第四次轟炸。”【注：引文見朱世巍《東線：從哈爾科夫到庫爾斯克》下冊178頁，重慶出版社，2020年2月出版。】
經過幾輪“清洗”后，敵軍陣地基本被打癱，敵軍早已被打得暈頭轉向，陣地上火焰紛飛，硝煙彌漫，遮天蔽日。火力準備開始后，蘇軍工兵就開始清除攻擊道路，當炮火射擊達到最大射速時，步兵在坦克和自行火炮伴隨下發起沖擊，沖擊部隊在徐進彈幕掩護下前進，20分鐘即突破敵軍前沿。此時，強擊機出場了，對敵炮兵陣地展開新一輪的彈雨“清洗”。
開戰當日，蘇軍主要在托馬羅夫卡至別爾哥羅德一線展開突破，其中沃羅涅什方面軍的近衛5和6集團軍、坦1和近衛坦5集團軍在托馬羅夫卡及其以東一線推進，草原方面軍的53集團軍和69集團軍直接進攻別爾哥羅德，前者兵力強大而敵兵力相對弱小，因而推進迅猛，給敵造成毀滅性打擊，后者兵力不強而遭遇敵堅固防御，因而推進緩慢，一步一步地攻克敵塞。
首先看沃羅涅什方面軍的突破。近衛5、6集團軍在一線負責突破，它們分列左翼兩翼，近衛坦5和坦1集團軍在二線，分別在上面兩個集團軍后邊，準備進入突破口，擴大戰果。蘇軍一線兵力16萬，約400輛坦克和自行火炮，敵軍一線兵力只有4萬（三個步兵師）。敵軍預備兵力有3個坦克師（獨立坦克營）和1個步兵師，可用坦克不足100輛，蘇軍后續兩個坦克集團軍則有千輛戰車待機而發！前有火炮準備的“沖刷”，今有絕對優勢兵力的洶涌進攻大潮，法西斯德軍的堅固防御一陣功夫就被沖擊得蕩然無存，法西斯虎狼之師一陣功夫就被打成了殘兵敗將，法西斯虎狼之威一陣功夫就被打得抱頭鼠竄。
下午時分，蘇軍已深入敵陣6-7公里，兩個坦克集團軍進入突破口，近衛5集團軍為其提供炮火和工程技術保障，航空兵為每個集團軍各提供一個殲擊師和強擊師保駕護航。在五公里寬的突破口上，上千輛戰車以四路縱隊浩浩而來，這是前所未有的陣勢，連身處一線的坦1集團軍司令員卡圖科夫都驚嘆不已。傍晚時分，兩個坦克集團軍已深入敵陣20公里。
晚間時分，法西斯德軍火速投入了它的預備隊：坦19師、52“豹”式坦克營和255師支援左翼的332師，坦6師支援右翼的167師——蘇軍正是從這兩個師結合部取得突破的，現在這兩個師被打得七零八落。預備隊的投入標志著敵人真正抵抗到來了：敵左翼的預備隊依托陣地阻滯坦1集團軍和近衛6集團軍推進，蘇軍猛力進攻，但當日晚未能突破敵陣，推進慢了下來；不過，敵右翼預備隊抵抗還未到位，近衛坦5集團軍進一步深入敵陣26公里。
4日，敵預備隊的抵抗開始全面奏效，蘇軍不管哪個方向上都推進緩慢下來，當日只前進了幾公里，不過蘇軍開始迂回抵抗之敵。在托馬羅夫卡，坦1集團軍和近衛6集團軍一方面正面對付抵抗之敵，一方面向西南方向迂回敵之側后。5日晚，坦1集團軍進到克里莫夫地區（托馬羅夫卡西南方向），已經切斷托馬羅夫卡之敵的南撤道路。頑抗之敵開始撤退，但蘇軍除了從東面，也從西面向它進攻而來。當日晨，沃羅涅什方面軍右翼27、40集團軍發起進攻，進展順利，突破當面之敵坦11師和57師，投入近衛坦4軍和坦2軍，坦48軍投入它的最后預備隊——也是坦4集團軍的最后預備隊——坦7師，但無濟于事，蘇軍當日推進8-13公里，在敵人的防線上又撕開了一個大口子。托馬羅夫卡之敵準備奪路而逃，但在蘇軍四面八方的沖殺下，除一部逃脫外，大部就殲。
在坦1集團軍和近衛6集團軍包圍托馬羅夫卡之敵之時，近衛坦5集團軍和近衛5集團軍進展更為順利，當面之敵除了一路潰退外，已經沒有別的出路。到5日日終，近衛坦5集團軍已經深入敵陣50多公里，逼近佐洛切夫。
開戰前三日，蘇軍航空兵保持高度活躍，出動數千架次，保持制空權，有力支援地面行動，而法西斯航空兵除4日出動超千架次外，其他時候勉強能湊夠幾百架次來應付局面。
下面再看看草原方面軍的情況。它對別爾哥羅德的進攻就沒有那么順利了。3日發起攻勢后，53集團軍和69集團軍一部從北向南即在北頓涅茨河西岸展開突擊，敵11軍利用完善的大縱深防御體系，是層層抵抗，緩慢后撤。下午時分，草原方面軍把唯一的快速部隊機械化1軍投入戰斗，終于突破敵主要防御地帶，推進到拉科沃（別爾哥羅德西北）北面。當日日終，方面軍主力推進8公里，機械化1軍則深入敵陣15公里。
4日，草原方面軍繼續艱苦奮戰，到當日日終，相繼突破敵第二、第三防御地帶，但蘇軍始終無法從側面迂回敵軍，無法達到一舉突破敵陣的目的。另外，當日近衛7集團軍也投入進攻，跨越北頓涅茨河從東面進攻別爾哥羅德，晚間，沃羅涅什方面軍又把近衛機械化5軍（來自近衛坦5集團軍）撥給草原方面軍，以增厚其突擊力量。
不過，經過兩天的戰斗，敵人也是損失慘重，盡管有別爾哥羅德極其強大的環形防御工事，但也越來越支撐不住。5日，經過猛烈的火炮準備后，草原方面軍對別爾哥羅德城發起總攻。各路人馬勇猛沖殺，53和69集團軍從北面，近衛7集團軍從東面，機械化1軍和近衛機械化5軍向南迂回，意在切斷別爾哥羅德-哈爾科夫交這條敵后方交通大動脈。
69集團軍各部人馬猛打猛沖，急速向別爾哥羅德挺進。晨6時，英勇的69集團軍部隊終于沖入城內，首先入城的是近衛89師、305師和375師的部隊。他們一入城，就展開激烈巷戰，敵人繼續頑抗不止，整座城市早已被改造為一座適于巷戰的堡壘。但敵人可以遲滯蘇軍正面攻城，卻無法阻止蘇軍后方迂回，機械化1軍和近衛機械化5軍迅速逼近別爾哥羅德-哈爾科夫交通線，正在切斷敵后路。敵人終于撐不住了，曼施泰因趕快下令他的頑抗之軍放棄城市，撤往哈爾科夫。下午18時，69集團軍和近衛7集團軍完全攻占別爾哥羅德。
同一天蘇軍在北面也攻占了奧廖爾。為了慶祝這兩座城市的解放，當日24時，莫斯科以120門禮炮齊鳴12響，這是蘇聯老大哥第一次以這種方式慶祝勝利，以后這成為一種慣例，以激勵軍民士氣。
當然，解放后的別爾哥羅德幾乎成了一座廢墟，法西斯惡徒炸毀了幾乎所有的工廠和設施，破壞了幾乎所有的建筑物，掠走幾乎所有的居民，只給蘇聯人民留下數萬枚地雷。
面對蘇軍的勝利進軍，曼施泰因和法西斯統帥部作出怎樣的反應呢？他們只能驚慌失措，只能四處拼湊力量，趕快頂住蘇軍的迅猛攻勢。曼施泰因向陸軍參謀部宣稱，要么放棄整個頓涅次盆地，要么派來20個師增援哈爾科夫方向！陸軍參謀長及其上司希特勒是不能滿足曼施泰因這“不切實際”的要求，但是屬于他的還是給他如數調回來了：“大德意志”、“骷髏”、“帝國”、“維京”、503“虎”式營、51和52“豹”式營等。8月20日前，哈爾科夫方向再次聚集起30個師（10個坦克師和裝甲擲彈兵師）、43萬人馬、1200輛戰車（約300輛“虎”式和“豹”式），曼施泰因再次成為法西斯德軍最強大力量的掌握者。
曼施泰因調兵遣將尚需時日，蘇軍繼續猛烈推進。丟失了別爾哥羅德的“肯普夫”集群在草原方面軍的追擊下逃向哈爾科夫，遭受重創的坦4集團軍則一路西逃，沃羅涅什方面軍窮追不舍。坦1集團軍和近衛6集團軍前進一百多公里，7日日終前經一個小時的戰斗，在在游擊隊的配合下就攻占了敵重要支撐點和后勤基地博戈杜霍夫，繳獲了大批物資。27集團軍各部同一天解放了格賴沃龍，其近衛坦4軍則強渡了沃爾斯克拉河，成功在對岸建立了登陸場。敵坦48軍殘部則進一步逃往阿赫特爾卡以東地區，但依舊無法擺脫蘇軍的窮追不舍。而阿赫特爾卡以北地區，40集團軍也在迅速推進中，其坦10軍則尾隨潰退的德軍沖入蘇梅-博戈杜霍夫交通上的重要據點特羅斯佳涅茨。另外，38集團軍于8日也發起進攻，在它的壓力下，敵殘兵敗將以及新到的“大德意志”師不得不繼續后撤。在近衛5集團軍和近衛坦5集團軍地帶內戰斗異常激烈，敵坦6師得到坦3師支援，邊打邊撤，不過蘇軍依然前進了80公里，7日日終前攻占了敵強大支撐點哥薩克洛潘和佐洛切夫。草原方面軍也繼續向南推進，逼近哈爾科夫。總之，經過蘇軍這一系列迅猛沖殺，現在坦4集團軍和“肯普夫”集群間已經形成一個寬達55公里的缺口。
在這幾天時間里，蘇軍牢固地掌握著制空權。3日到8日，空2、空5、空17集團軍出動1.3萬架次，平均每天兩千架次以上，參加了約三百次空戰，有力地打擊了敵空軍力量。
但是，蘇軍在推進過程中，問題開始逐漸暴露：部隊在追擊中逐漸擴散開來，兵力逐漸攤薄；坦克機械化部隊推進太快，而大量步兵在后面殲滅被圍敵軍，兩者的距離拉大了；沖在前面的坦克機械化部隊損耗太大，突擊力正在減弱；敵人沿途破壞道路，蘇軍炮兵跟不上，后勤保障也在滯后。
最高統帥部對前線軍隊推進過猛表達了憂慮。總參謀部致電沃羅涅什方面軍司令員瓦圖京，要求讓步兵盡快趕上來，坦克不能沖得太快；要求各部人馬（尤其是近衛5集團軍和坦1集團軍）不能散得太開，集中使用突擊集團。隨后又致電最高統帥部代表朱可夫，要求集中兵力于哈爾科夫，盡快截斷通往哈爾科夫的各條交通線。
“但是，不久情況出現了某些出人意外的變化，敵人開始將其預備隊（主要是坦克師）迅速向交戰地域集中，企圖阻止我軍進攻并制止我粉碎其'肯普夫’戰役集群及坦克第4集團軍。沃羅涅什方面軍領導人對面臨的威脅估計不足，更確切些說，甚至忽略了。我軍繼續向前推進，沒有充分鞏固已攻占的地區和保障翼側安全。敵人利用這個弱點實施了猛烈的反突擊……”
8月7日以后，法西斯德軍各路援軍陸續到達，以“大德意志”師為骨干的坦24軍到達阿赫特爾卡附近，以“帝國”師、“骷髏”師、“維京”師為骨干的坦3軍等部到達博戈杜霍夫以南地區。曼施泰因把這些部隊調來不光是想穩住戰局，更想重現哈爾科夫反擊戰的那一幕，把蘇軍的攻勢打回原形。曼施泰因原打算坦24軍和坦3軍等部同時發動反擊，但阿赫特爾卡方向，蘇軍沖殺甚猛，敵人始終無法穩定戰線，只好由坦3軍等部在博戈杜霍夫以南地區發動反擊。
整體來說，7日以后，隨著敵人抵抗和反擊迅速激烈，蘇軍的推進大幅減速。這段時間，蘇軍的推進大致來說沿四個方向展開：坦1集團軍和近衛6集團軍向科維亞吉及其以西的波爾塔瓦-哈爾科夫鐵路線推進；27集團軍等部向阿赫特爾卡以南地區推進；40集團軍和38集團軍等部向阿赫特爾卡以北和以西地區推進；草原方面軍各部向哈爾科夫包圍而來。
我們先說坦1集團軍和近衛6集團軍方向。在這里，沃羅涅什方面軍司令員瓦圖京嚴令各部人馬加速推進，盡快切斷波爾塔瓦-哈爾科夫鐵路線。此時態勢是，各部人馬經過猛烈挺進后，隊伍自是有些散亂，負責殲滅被圍敵軍的近衛6集團軍的部隊已經落在后面，沖在前頭的坦1集團軍只能孤軍繼續猛進，而它本身也是損耗嚴重，隊形不整，各部人馬散在各處。8日它從博戈杜霍夫繼續南進，遭遇敵新銳“帝國”師，進展不利。9日它繼續沖殺，敵新銳的“骷髏”師也來了，再次阻止它渡過梅爾拉河。10日，圍繞梅爾拉河展開了血腥爭奪，蘇軍后續步兵部隊到來保障了坦克部隊的進攻，一支臨時先遣部隊沖過了梅爾拉河，奪去了波爾塔瓦-哈爾科夫鐵路線上的據點維索科波爾耶。
但蘇軍的戰果是不鞏固的，因為曼施泰因的反擊兵力悉數到位。11日，他的反擊開始了，以“維京”師和坦3師正面吸引蘇軍，以“帝國”師和“骷髏”師兩翼夾擊之。此時進攻頭腦仍處于過熱狀態的瓦圖京強令坦1集團軍繼續進攻，結果掉進敵人的反擊口袋里，損失三分之一兵力。12日，敵人反擊繼續，蘇軍也絕不放棄自己的企圖，戰斗激烈異常，腥風血雨彌漫戰場。蘇軍一部再次沖過了梅爾拉河，奪取了維索科波爾耶，它也陷入了合圍，孤守這個據點，因為當日蘇軍整體被迫后撤3～4公里。在敵地面反擊這兩天，一度在天上消失的敵航空兵也恢復到千架次以上，有力支援地面反擊，而蘇軍航空兵則暫居于下風。
13日，坦5集團軍和近衛5集團軍一部到來了，支援坦1集團軍，但前線各部人馬，不管是原有的還是新到的，卻都已筋疲力盡，損失大半，不得不先斬后奏地轉入防御——瓦圖京也很快承認了這一事實。但面對敵人繼續反擊，蘇軍現在能否守住防線又成了問題。不過，此時近衛6集團軍也趕到了，為了穩住防線，瓦圖京命令它再次轉入進攻。近衛6集團軍在坦1集團軍右翼投入進攻，它不辱使命，打了一個措手不及，兩天時間推進二十多公里，給敵人造成新的威脅。不過，敵人也迅速秘密調整部署，15日把反攻方向轉到近衛6集團軍這里，集團軍猝不及防，遭受重創，被迫后撤，吐出部分戰果。
好了，經過這幾天反復拉鋸，敵對雙方都筋疲力盡，16和17日敵人反攻了兩下，之后也被迫轉入防御，博戈杜霍夫方向的戰線就這樣穩定下來。蘇軍不顧一切的急于求成導致它沒有到達切斷波爾塔瓦-哈爾科夫交通線的目的，至于法西斯德軍更沒有重現哈爾科夫反擊戰那一幕，只達成了它只能達成的防御目的。
下面看看27集團軍等部向阿赫特爾卡以南地區推進，以及40集團軍和38集團軍等部向阿赫特爾卡以北和以西地區推進，這兩個方向有密切聯系，在前一個方向上，蘇軍再次遭遇敵人反擊，被迫暫停前進步伐，在后一個方向上，蘇軍則順利進軍，取得更大突擊戰果。
在坦1集團軍等部遭遇敵反擊之時，右翼的27集團軍繼續向阿赫特爾卡以南地區推進，一度推進到阿赫特爾卡以南二十多公里處的科捷利瓦附近，不過此處蘇軍的推進也暫成強弩之末，損耗巨大，兵力不足而分散。此時敵在阿赫特爾卡一線指揮作戰的是坦4集團軍司令霍特大將，他的部隊分成兩部分：右翼的坦24軍和坦48軍殘部正準備對蘇軍27集團軍實施反擊，這里的防線在德軍新銳力量的抵抗下正在趨于穩定；左翼的52軍殘部和7軍在蘇軍40和38集團軍進攻下仍在步步后撤。霍特決定不顧左翼的威脅，強行實施右翼的反擊。
8月15日，霍特先把“大德意志”師投入進來，反擊27集團軍在阿赫特爾卡以南的突進，后者經過頑強抵抗被迫后撤。瓦圖京雖然已經察覺到敵人新的反擊企圖，但決定以攻為守，粉碎敵人這次反擊，于是把二線的47集團軍投入到40和38集團軍方向，更大力度打擊霍特的左翼。
但霍特不為所動，繼續反擊。在曼施泰因的博戈杜霍夫反擊失敗后，18日，霍特的反擊全面打響，“大德意志”師在阿赫特爾卡附近由西向東推進，意在切斷蘇軍27集團軍后方，第10裝甲擲彈兵師和“骷髏”師分列左右由南向北推進，意在與“大德意志”師南北會合——“骷髏”師剛參加完上一個反擊，又轉戰下一個反擊。
27集團軍有5個師在第一梯隊，散在敵反擊的各個方向上，近衛坦4和5軍等部為第二梯隊，雖然番號不少，但兵力只有一萬多人。敵反擊一到，集團軍各部立即作出反應：依托雷場頑強抵抗，向敵反擊集團的翼側和后方突擊，大量的反坦克預備隊和反坦克工兵被派往敵突破方向。不過，“大德意志”師歷經重大損失，當天還是推進了24公里，基本切斷了27集團軍后路。
19日，在最高統帥斯大林的親自調遣下，近衛4集團軍緊急投入27集團軍戰線，它有8萬部隊、200輛坦克。它一到來就扭轉戰局，擊退了“大德意志”師，不過未能擊潰該師。21日，敵阿赫特爾卡方向的反擊戰已然完全失敗了。
而霍特在右翼反擊之時，他的左翼形勢卻急劇惡化，這里的殘兵敗將根本頂不住的猛烈推進，40集團軍、38集團軍和新到的47集團軍19日即進抵肖普爾河，從北面深深包圍了阿赫特爾卡。但敵人完全沒有兵力阻止蘇軍推進，其左翼完全暴露。22日至25日，沃羅涅什方面軍右翼各部乘勝而進，全面向阿赫特爾卡包圍而來。霍特的軍隊，不管原有的殘兵敗將，還是參加反擊后的殘兵敗將，唯有不斷敗退，一路后撤。最終，蘇軍擊潰敵阿赫特爾卡集團并解放阿赫特爾卡（這是8月23日別爾哥羅德-哈爾科夫戰役結束的事情了）。
21日，最高統帥親自簽發電令，對沃羅涅什方面軍應對敵反擊中暴露的種種缺點進行了總結和批評：“近日事件表明，你們在制定計劃和實施戰役中，沒有接受過去的經驗和繼續重復舊有的錯誤。只想到處進攻并占領盡量多的領土而不注意鞏固勝利和可靠地保障突擊集團的翼側，這是一種毛草的進攻，這種進攻必然要分散兵力兵器，并使敵人能夠對我向前推進過遠而翼側無保障的集團的翼側和后方實施突擊……”總體趨勢還是“成王功大心轉小”，當然這個遲來的批評表明最高統帥對敢打冒進的前線將領還偏愛有加的。
好了，下面說說蘇軍最后一個的突擊方向：草原方面軍各部包圍并最終解放哈爾科夫。在戰線西面敵對雙方反復拉鋸之時，哈爾科夫方向作戰照例激烈殘酷異常，草原方面軍繼續在啃著硬骨頭。此時敵“肯普夫”集群被改編為第8集團軍，雖然大部分為殘兵敗將，但番號眾多，實力不減，原參加博戈杜霍夫反擊戰的諸黨衛軍師陸續也調來過來，且依托堅固異常陣地，頑抗異常猛烈。
8月12日，草原方面軍各部已經從北面和東面逼近哈爾科夫，距城市只有10公里之遙，而西南方面軍57集團軍也從城市東南面發動進攻，并攻占了丘古耶夫，但依然無法撼動敵人防線。從17日開始，草原方面軍一方面改變戰術，重點放在城市西北方向，準備從西面迂回城市；一方面向最高統帥部代表朱可夫發出請求，想把坦5集團軍要回來，加入城市圍攻戰。
18日，53集團軍成為進攻重點方向，它首先趕跑城市西北森林地帶的敵軍，于19日進抵烏德河北岸。這條河是城市西面最后一條屏障，一旦被攻破，法西斯敵軍后路被切斷的威脅大大增加。曼施泰因把“帝國”師轉到這里，而同時蘇軍把近衛坦5集團軍也轉過來了，這也表明敵對雙方的作戰重點正式從博哥杜霍夫方向轉到了這里。20-22日又是一段激烈血腥的戰斗，先是53集團軍強渡烏德河，奪取登陸場，架起浮橋，然后近衛坦5集團軍通過河流，沖入南岸，與敵黨衛軍各部展開裝甲拼殺，最終蘇軍勝出，成功切斷了哈爾科夫-波爾塔瓦鐵路線。法西斯匪徒知道自己待在哈爾科夫的日子不多了，22日下午，敵8集團軍開始從哈爾科夫撤退，從黃昏起，城市通宵激戰。23日上午時分，蘇軍終于完全收復城市——這同樣是一座被敵人破壞和屠殺殆盡的滿目瘡痍的城市。
哈爾科夫是烏克蘭第二大城市，戰前是有百萬人口的工業大都市。城市解放之日，也是蘇聯人民萬眾歡騰之時。最高統帥通令嘉獎，各方面祝電頻傳，莫斯科以224火炮齊射20次，向哈爾科夫解放者致敬。經過二十天的艱苦作戰，別爾哥羅德-哈爾科夫戰役勝利結束。
說一下傷亡情況。在別爾哥羅德-哈爾科夫進攻戰役中，蘇軍傷亡25萬多人，敵軍傷亡沒有準確數據，保守估計是約16萬。
隨著別爾哥羅德-哈爾科夫進攻戰役落下帷幕，庫爾斯克會戰也至此勝利地畫上了句號。整個戰役期間，蘇軍先后投入超過250萬部隊，8000～9000輛坦克自行火炮，法西斯德軍先后投入約120萬部隊，約4000輛坦克、強擊火炮和自行火炮，在庫爾斯克平原地區展開了殊死搏斗。整個庫爾斯克會戰中，蘇軍傷亡86萬多部隊，損失6000多輛坦克自行火炮、5000多門火炮迫擊炮，1600多架飛機。至于法西斯德軍損失情況，蘇聯方面給出的數據是約50萬人員、1500輛坦克、3000門火炮、3700多架飛機；其他資料給出的保守損失數據是32萬人員、1200～1300輛坦克等戰車、800～1400架飛機。德軍實際損失可能間于兩者之間吧。
庫爾斯克會戰的勝利，無疑是偉大衛國戰爭中又一榮耀篇章，斯大林格勒會戰開創了戰爭轉折，庫爾斯克會戰完成了戰爭轉折，它們猶如并立的雙峰永遠聳立于偉大衛國戰爭的史冊上。勝利到來之時，照例蘇聯人民萬眾歡騰，世界人民普天同慶，這是前方將士和后方人民勠力同心的又一偉大戰果，是值得世界反法西斯人民共同慶賀的又一偉大戰果，是大大提高蘇聯老大哥反法西斯國際威望的又一偉大戰果。
反法西斯兩位首腦羅斯福和丘吉爾也再次表達了對戰役偉大勝利的祝賀之情和敬佩之意，反法西斯信心和反法西斯同盟再次因這場勝利獲得新的鞏固和壯大。仍在法西斯黑暗暴政下的人民因這場勝利再次看到了更大的解放曙光，他們的敵后抵抗信心更強了，敵后抵抗運動更猛烈了，法西斯統治在遭遇前方慘敗的同時，后方不穩的局面也更大規模地到來了。
至于法西斯同盟體系，除了因這場慘敗更加離心離德、更加分崩離析之外，還有別出路嗎？諸仆從國那是更加明目張膽地尋找新的出路，德國帝國主義統治集團內部正更大膽地密謀推翻希特勒統治，正在尋找擺脫希特勒的新出路。至于失敗對法西斯軍心士氣的打擊，更不待言。“在國內，對政府的不信任加劇，對法西斯黨和國家領導的批評言論越來越多，對贏得勝利的懷疑也日漸增大。”不管是黨衛隊的鎮壓還是戈培爾的宣傳機器，已經越來越難以消除一場場失敗給德軍士兵和普通民眾帶來的影響。
至于會戰損失方面，盡管法西斯德軍繼續低于蘇聯，但這絕不意味著它能經受住這一損失，對它來說，這是人力物力又一次“浩劫”，是在“斯大林格勒”傷疤上又深深地增加了一道“庫爾斯克”傷疤。1943年7、8月間是整個戰爭期間它彈藥消耗量的最高峰，它精銳的坦克摩托化部隊和空軍部隊在會戰中遭遇極其慘重損失，它高昂成本造出來的一輛輛“虎”式、“豹”式、“費迪南德”式等等變成了廢銅爛鐵，它的后方人力日益枯竭，日益無法彌補前方損失等等，這一切都表明法西斯總動員積攢起來的實力在會戰中消耗得差不多了。它唯有進一步總動員，進一步加大對“歐洲經濟基地”的壓榨力度，才能勉強讓戰爭延續下去。
軍事上，毫無疑問，庫爾斯克會戰再次給蘇聯老大哥帶來滿滿的戰爭經驗教訓。首先，整體來說，盡管損失依舊高于敵人，但蘇軍繼續保持越戰越勇、越戰越強、越戰越精的發展態勢，防御能有效頂住敵攻，進攻能有力打敗敵防，不管是防還是攻，敵人都完全不是它的對手。
其次，第一次預有準備地實施了大縱深防御作戰，是庫爾斯克會戰不光給蘇聯老大哥自身，也是給世界反法西斯力量帶來的前所未有的新鮮經驗。預有準備的大縱深防御作戰是遏制法西斯閃電戰真正有效的“殺手锏”，這是一個遲來的經驗教訓。
最后，庫爾斯克反攻戰的組織有些心浮氣躁，比不上斯大林格勒會戰，當然這與敵人也建立起一定預有準備防御有關。總體來說，別爾哥羅德-哈爾科夫進攻戰役組織得還行，奧廖爾進攻戰役則問題較多。但不管經驗還是教訓進一步豐富了大縱深進攻戰役理論，對蘇軍組織接下來的進攻戰役都是有益的。
在反攻中，蘇軍第一次建立由一至兩個集團軍組成的方面軍第二梯隊（主要是沃羅涅什方面軍）和強大的快速軍隊集團，這極大增強了進攻突擊力量，有利于向縱深和兩翼擴大戰果，突破敵中間防御地區，并抗擊敵強大反突擊。
庫爾斯克會戰也豐富了各軍兵種的軍事學術。炮兵在反攻中的作用進一步突顯，在主要突擊方向上，火炮和迫擊炮的密度達到每公里正面150～230門，最大密度達到250門。
反攻中集中使用坦克機械化部隊是突破敵防御和把戰術勝利發展為戰役勝利的基本手段。奧廖爾戰役的教訓表明，使用坦克軍和坦克集團軍突破陣地防御是不合算的，完成這些任務損失重大而無力完成后續任務。在別爾哥羅德-哈爾科夫戰役中，突破敵戰術防御是由先遣坦克旅完成的，而坦克集團軍和坦克軍的主力則在戰役縱深內縱橫沖殺。
航空兵的軍事學術也有新的進步。經過庫爾斯克空中大拼殺，蘇聯空軍奪取了戰略制空權，這是會戰的一個重要成就。會戰中，蘇軍更堅決地把航空兵集中到主要方向上，更有效地利用航空兵進攻形式，與地面部隊的協同得到新的改善。
除了上述主要戰斗兵種，其他兵種也經歷了更激烈的戰斗洗禮，能夠更加成熟地完成自己的戰斗任務。特別是后方部隊緊隨前線將士的步伐，不間斷輸送武器裝備、彈藥燃料和其他物資。會戰期間，后方部隊從中央基地和倉庫通過鐵路線向前線各方面軍提供了14.1萬車皮的彈藥、燃料、糧食和其他物資器材，僅給中央方面軍空運了1800多噸的各類供應物資。
隨著物質技術實力的進一步提升，隨著兵力兵器的進一步充裕，蘇軍大縱深進攻戰役將發揮其更大戰爭威力。
偉大的會戰結束了，我們離勝利更近了一步，敵人離失敗更近了一步，這是無數將士用鮮血鑄就的輝煌。接下來，蘇聯軍民將以一往無前之勢展開勇猛進軍，法西斯匪徒也將開啟它不可遏制的大敗退。
