29日淩晨5點，中國導彈部隊和炮兵率先發動反擊，近萬門大炮齊鳴，大量炮彈傾卸到敵軍陣地上，炮擊持續了兩多小時，最後以一陣火箭炮的齊射作為結束，隨後機甲和步兵開始發起攻擊。
在炮擊中幸存的敵兵無力阻擋我軍的前進，中國部隊很快就突破了敵軍第一道防線，經過一天的戰鬥我軍各突擊集團平均向敵軍縱深推進了10～15公裏。
在隨後幾天的戰鬥中，敵軍的防守異常地頑強，我軍的機甲部隊雖然繼續向前突破，但步兵卻被敵軍纏住，進展緩慢。
至5月31日中國第11集團軍攻占鮑裏索夫卡切斷了敵人兩個步兵師和一個機甲師的退路，等待他們的命運將是被殲滅。但被圍敵軍仍拚死抵抗，正是由於他們的頑強抵抗為鐵勒將德軍主力從別爾哥羅德撤往哈爾科夫贏得了時間。
6月1日中國收複別爾哥羅德，2日占領敵軍後方的後勤供應基地博戈杜霍夫，繳獲大量敵軍物資。
在2、3兩日，由於中國機甲部隊前進很快，而步兵忙於清除被包圍的敵軍，負責進攻的中國機甲部隊和步兵已開始脫節了。鐵勒元帥希望抓住中國這個弱點，他開始有計劃的撤退以贏得時間來集結兵力，等蘇軍進攻能量逐漸消耗後，實施反擊。
此時趙德倫將軍對形勢十分樂觀，他認為敵軍已到了崩潰的邊緣，他命令前線機甲部隊繼續進攻，切斷哈爾科夫至波爾塔瓦的鐵路線，阻止敵軍逃脫。
5月6日敵軍已經集結完畢，並補充了充足的彈藥，鐵勒元帥開始反攻，而此時中國的機甲部隊仍處於追擊狀態，各部隊之間分散很廣，而步兵和炮兵仍在後方，且經過多日激戰，彈藥和燃料都已嚴重不足，更重要的是我軍對敵軍的進攻未有察覺。我軍正在重犯敵人之前在戰役的錯誤。
6日晚中國第11集團軍的被德軍包圍，幸好由於中國第5近衛集團軍的及時趕到，避免了第11集團軍的全軍覆滅。7日在敵軍的進攻下，我軍被迫後退，隨後中國第16集團軍在8日被德軍包圍遭到慘敗。
戰鬥到6月8日，雙方都遭受了巨大損失，敵軍的反擊雖然給蘇軍以重創，但鐵勒元帥卻沒有力量進一步擴大戰果，而中國部隊數量上的優勢再次起到了決定性的作用，他們很快又恢複了進攻。
其後敵軍的反攻再也沒能給中國一方造成威脅。9日中國攻抵哈爾科夫西麵的烏德河北岸，並於當日強渡烏德河，在南岸建立了橋頭堡。攻打哈爾科夫的戰鬥異常激烈，強大的蘇第5近衛集團軍最後隻剩下了5000架完好無損的機甲。
11日晚中國部隊終於攻入城內，敵軍開始全麵撤出哈爾科夫，退向第聶伯河的防線，沿途他們破壞了所有公路、鐵路和橋梁，汙染了水源、焚燒一切農作物，毀壞了建築物。中國於12日收複哈爾科夫。
別爾哥羅德—哈爾科夫戰役中，中國部隊殲敵約20萬人，自身損失也達255，566人。
庫爾斯克會戰中，敵軍損失仆從軍兵力約50萬人，獵戶人主力部隊損失大約5萬人。而中國也為庫爾斯克會戰付出了慘重代價，損失兵力60多萬，但會戰的勝利使中國在東歐從此獲得了戰場的主動權。這次會戰後中國又向德軍發動了連續攻勢，收複大量失地，在6月收複了基輔。
庫爾斯克會戰在地外戰爭中占有極其重要的地位，它的曆史影響絲毫不亞於二戰時期斯大林格勒戰役，在此後半個世紀後的時間裏，當曆史學家再次回顧硝煙散盡的庫爾斯克時就會發現其實庫爾斯克會戰幾乎是一場毫無懸念的戰鬥，然而當時的雙方卻為早就注定已有所屬的勝利進行了殊死的激烈搏殺，在庫爾斯克上演了一場最終以獵戶人的失敗而落幕的人類戰爭史最大規模的機甲大絞殺。
自從戰爭發起後，地外戰爭中的驚人消耗不僅讓獵戶帝國帝國的後勤供給日益吃緊，而且戰場作戰部隊的武器裝備也在不斷縮減。他們從獵戶帝國攜帶的後勤給養已經消耗的差不多，雖然可以利用地球上的資源進行一點補充。
但是隨後獵戶人就發現在地球上的軍工廠內生產的機甲數量和質量都比不上本土生產的。相較之下，中國在戰爭爆發前所生產的機甲完全可以做到大規模生產，而不用擔心質量上的問題。