Nach der deutschen verheerenden Niederlage bei Stalingrad und den sowjetischen Vormarsch nach Westen kam es zu Diskussionen zwischen Hitler und seinen Generälen, wie man erneut eine strategische Initiative an der Ostfront ergreifen konnte. Die Generäle Guderian und Manstein waren für die Strategie der mobilen Verteidigung, die anderen, vor allem der Generalstabschef des Heeres, General Kurt Zeitzler, für eine Großoffensive im Sommer 1943 bei einer „Ausbuchtung“ der Front bei der Ortschaft Kursk („Kursker Bogen“). Diese Offensive wurde noch früher von Generalfeldmarschall Erich v. Manstein, den Befehlshaber der „Heeresgruppe Süd“, vorgeschlagen. Dabei sollte die Rote Armee mit Panzern in die Zange genommen werden, abgeschnitten und vernichtet. Diese Operation wurde von Hitler Anfang Mai 1943 genehmigt. Sie bekam den Namen „Unternehmen Zitadelle“ und.
Die 9. Armee von der Heeresgruppe Mitte mit vier Panzer - und einem Infanteriekorps unter General Walter Model sollte den „Bogen“ von Kursk aus dem Norden angreifen und die 4. Panzerarmee von der Mansteins Heeresgruppe Süd unter Generaloberst Hermann Hoth zusammen mit der Armeeabteilung „Kempf“ aus dem Süden, um insgesamt acht russische Verteidigungslinien zu durchbrechen. Insgesamt sollten etwa 800 000 deutsche Soldaten (davon 500 000 bei der kämpfenden Truppe) mit etwa 2700 Panzern und Sturmgeschützen eingesetzt und durch 1800 Flugzeuge unterstützt werden. Zum ersten Mal wollte man auch die neuen Panther- und Tiger-I-Panzer im Kampf einsetzten. Die sowjetischen Streitkräfte umfassten drei Fronten (was den Heeresgruppen entspricht) unter Marschallen Rokossowski, Watutin und Konew und waren zahlenmäßig stärker, mit insgesamt 1 300 000 Soldaten mit etwa 5000 Panzern und 20 000 Artilleriegeschützen (darunter mit zahlreichen Panzerabwehrgeschützen) und waren durch 2400 Flugzeuge unterstützt.
Der deutsche Angriff begann am 4. Juli 1943, bald befand sich aber die 9. Armee im Norden in Schwierigkeiten und konnte bis zum 10. Juli nur 10 km weit vorankommen. In den tief gestaffelten sowjetischen Verteidigungsstellungen verlor sie in sechs Tagen 25 000 Soldaten, 200 Panzer und 200 Flugzeuge. Im Süden waren Mansteins Truppen etwas erfolgreicher und konnten eine 40 km breite Schneise in die „Ausbuchtung“ schlagen. Am 11. Juli sicherte die 4. Armee einen Brückenkopf am Fluss Psel, nahm die Stadt Prochorowka ein und drang weiter nach Kursk vor.
Bei Prochorowka traf die 2. SS-Panzer-Division unter Generaloberst der Waffen-SS Paul Hausser (mit etwa 600 Panzern) auf die etwa 900 Panzer der sowjetischen 5. Gardepanzerarmee unter Generalleutnant Pawel Rotmistrow und konnte sie in einer großen Panzerschlacht aufhalten. Die Sowjets verloren etwa 200 Panzer, viele von ihnen wurden durch einen eigenen „vergessenen“ Panzergraben aufgehalten oder stürzten hinein. Trotzdem wurde diese Schlacht später zu einem sowjetischen Sieg verklärt, was Rotmistrow vor dem Kriegsgericht rettete. Dann mischte sich Hitler ein und verbat Verstärkungen im Süden einzusetzen, um zuletzt die Offensive am 16. Juli ganz einzustellen, weil die Alliierten auf Sizilien gelandet waren. Die Sowjets übernahmen die Initiative, begannen mit einem Gegenangriff und konnten bis zum 23. Juli die Deutschen bis zu ihren Ausgangsstellungen zurückdrängen. Bis zum 5. August eroberten sie breite Gebiete an beiden Seiten des „Kursker Bogens“, wonach der deutsche Rückzug begann. Am 18. August befreite die Rote Armee Orjol und am 23. August Charkow, ihr Vormarsch ließ sich bis zum Kriegsende nicht mehr aufhalten.
Bei Kursk lagen die deutschen Verluste zwischen 49 000 und 54 000 Soldaten, mit etwa 11 000 Toten und Vermissten. Die Verluste der Roten Armee lagen bei 177 800 Mann, davon waren etwa 70 000 tot und vermisst. Die deutschen Panther- und Tiger-Panzer waren auch zu früh in den Kampf geschickt, sie litten noch unter „Kinderkrankheiten“ und zahlreiche gingen verloren, zusammen mit anderen älteren Panzern und Sturmgeschützen. Die Gesamtverluste der deutschen Panzer lagen zwischen 252 und 350 Panzern (weil eine Anzahl geborgen und repariert werden konnte), die der sowjetischen Seite zwischen 1614 und 2000 Panzern (weil auch viele nach der Schlacht instandgesetzt wurden).