7月13日，希特勒緊急召回克魯格和曼施泰因開會。他首先宣布英美聯軍已於7月10日在西西裏島登陸，意大利的局勢惡化。希特勒認為德軍必須要抽調兵力到意大利和巴爾幹半島，因此“堡壘”作戰計劃可能被迫停止。中央集團軍群司令克魯格也支持停止該作戰，因為蘇軍已經開始攻進奧廖爾突出部，突出部有將近60萬德軍，包括49萬戰鬥部隊。如果不及早將德軍撤出該地區，極可能會重演斯大林格勒的悲劇。曼施泰因則認為德軍已經到了勝利的邊緣，就這樣放棄苦戰的成果未免太可惜了，他表示至少要把蘇軍的預備隊全部擊潰才罷手。最後希特勒還是根據地中海和中央集團軍群的情況，決定停止“堡壘”作戰計劃。作為妥協，他同意讓曼施泰因的南方中央集團軍群繼續攻擊庫爾斯克的蘇軍，直到擊潰蘇軍裝甲預備隊為止。
在北麵奧廖爾方向，蘇軍於7月12日就開始轉入反攻。首先打響的是由蘇軍西方麵軍所屬近衛第十一坦克集團軍和布良斯克方麵軍參加的“庫圖佐夫”進攻戰役。蘇軍投入的兵力達到128萬人、2萬門火炮以及2400輛坦克、2000架飛機。蘇軍火炮的密度達到每公裏150～200門，坦克密度也達到每公裏15～20輛。盡管德軍的防禦是縱深梯次配置的，工事十分完備，抵抗也很頑強，蘇軍還是突破了敵人的防禦並開始向奧廖爾總方向上推進。
德軍在奧廖爾地域陷入慌亂，開始由中央方麵軍當麵的德軍集團抽調部隊來對付布良斯克方麵軍和西方麵軍所屬的近衛第十一集團軍。蘇軍中央方麵軍毫不延遲地利用了這一有利形勢，於7月15日轉入反攻。於是，在奧廖爾地域，希特勒經過長期準備的總攻就這樣徹底垮台了。德軍嚐到了慘重失敗的苦頭，嚐到了前蘇聯猛烈壓向仇敵的武器的全部威力。希特勒製造的“夏季德軍的進攻往往取勝，蘇軍則隻能退卻”的神話也不攻自破了。7月16日，德軍完全停止了衝擊，並開始向別爾哥羅德撤退後勤部隊。
7月18日，朱可夫和華西列夫斯基來到第六十九集團軍、近衛第五集團軍和近衛坦克第五集團部隊交戰的地段上。他們親自觀察了“共青團員”國營農場和伊萬諾夫新村地域的激烈戰鬥。在該處作戰的是坦克第二十九和第十九軍。德軍在這裏進行了猛烈的火力抵抗，甚至還轉入反衝擊。近衛第五集團軍和近衛坦克第五集團軍總共才把敵人擊退4～5公裏。近衛第六集團軍隻占領了上佩尼耶地域的一個高地，該集團軍的部隊過度疲勞了，從7月4日起，他們就沒有睡覺、沒有休息地一直戰鬥著。需要增補兵力，才能打亂德軍部隊有計劃的撤退。為此，不得不把第五十三集團軍部分部隊和坦克第十八、第十九軍的部隊投入交戰。
蘇軍最高統帥部、總參謀部及沃羅涅什方麵軍首長根據對情況的分析判斷，認為敵人不隻是對一個近衛第六集團軍，而是對近衛第六和第七兩個集團軍實施主要突擊。關於防禦地帶的寬度，預料將遭到德軍主要突擊的近衛第六和第七集團軍的防禦正麵為114公裏，而方麵軍的其他兩個集團軍的防禦正麵為130公裏。關於炮兵和坦克的平均密度，實際上在第三十八和第四十集團軍的地段上，炮兵密度不大，至於坦克則隻有少數幾輛。而與此同時，在近衛軍第六和第七集團軍地帶內，幾乎集中了前蘇聯最高統帥部預備隊的全部炮兵部隊和兵團、方麵軍的全部坦克部隊和兵團以及全部方麵軍預備隊。
庫爾斯克會戰的第一階段（防禦交戰），蘇軍中央方麵軍部隊是7月12日結束的，沃羅涅什方麵軍部隊是在7月23日結束的。結束防禦行動的時間不同是由於戰役的規模和遭受損失程度的不同而決定的。由於布良斯克方麵軍和西方方麵軍7月12日對敵奧廖爾集團轉入進攻並迫使敵人迅速從與蘇軍中央方麵軍對峙的部隊中撤走7個師，從而給了中央方麵軍很大的幫助。
庫爾斯克會戰的第二階段（反攻）也不是同時開始的。例如，在別爾哥羅德地域，反攻是在8月3日發起的，比中央、布良斯克和西方麵軍的反攻遲了20天。這三個方麵軍的部隊完成反攻準備所需時間較少，因而反攻計劃和反攻的全麵保障，早在防禦交戰過程中就已準備就緒。而在別爾哥羅德地域，沃羅涅什方麵軍，特別是草原方麵軍完成反攻準備所需時間較多。草原方麵軍部隊當時還是戰略預備隊，因而還不可能了解具體任務、反攻出發地域及將要與之作戰的敵軍情況。其反攻任務是後來才賦予的。沃羅涅什方麵軍部隊轉入反攻時的條件要比奧廖爾地域更複雜些。該方麵軍部隊在防禦交戰階段，其人員、技術兵器和物資器材都受到很大損失。退往預先構築好的防禦地區的敵人，及時占領了防禦地區並作好了抗擊蘇軍進攻的準備。偵察查明，德軍為了加強其別爾哥羅德—哈爾科夫集團，已由其他方向倉促調來坦克和摩托化師。所有這一切說明，這裏的交戰將更為艱苦、更為激烈。轉入反攻必須等兩個方麵軍都完成了充分準備後才有可能進行，而這是需要很多時間的。