299年1月上旬，鐵血國統帥部進一步明確進攻庫爾斯克突出部的作戰任務：已經從勒熱夫突出部撤出來的中央集團軍第9集團軍在奧廖爾一庫爾斯克鐵路以西地帶，從北面向庫爾斯克實施突擊，該集團軍編成內有23個師。
南方集團軍群的第4裝甲集團軍和“肯百夫”戰役集群，共19個師。其中，第4裝甲集團軍在別爾哥羅德以西長35公里的地段上展開，任務是沿公路向奧搏揚和庫爾斯克進攻。“肯百夫”戰役集群的突擊集團在別爾哥羅德地域及其以南長35公里的地段上展開，任務是向科羅恰方向進攻，從東面保障第4裝甲集團軍的右翼安全。
實施會戰的總兵力共80余萬人，各集團共裝備火炮和迫擊炮約1萬門、坦克和強擊火炮2500輛、飛機2000余架。此外，最新式的“虎王”重型坦克以及“獵豹”式突擊火炮均配屬到了各精銳部隊。
然而，出乎鐵血國意料的是，為了能夠“體面的退出戰爭”，紅色巨熊將能夠動用的全部力量投入了庫爾斯克。
在朱可夫的統一指揮下，紅色巨熊參戰部隊已經早早明確作戰任務，并完成部隊集結：中央方面軍負責防守庫爾斯克突出部北部306公里寬正面，其中主力部署于突出部北面根部的波內里村至庫爾斯克一線，總兵力71萬人、1785輛坦克、11300門火炮、迫擊炮和火箭發射器。根據計劃，方面軍在德軍進攻前將實施炮火反準備和航空火力反準備。
沃羅涅日方面軍在南部地帶224公里寬正面實施防御，總兵力62萬人，坦克和自行火炮1700輛、火炮和迫擊炮8700門。
朱可夫判斷德軍可能從奧博揚、科羅恰和新奧斯科爾這3個方向實施突擊，因此將方面軍主力集中在左翼164公里寬的地帶。
第一梯隊為4個諸兵種合成集團軍；第二梯隊為第69集團軍和第1坦克集團軍；預備隊為近衛第2、第5坦克軍和近衛第35步兵軍。并計劃在4個方向實施反突擊。
在兩個方面軍后方，還有科涅夫草原方面軍，有57萬多人，8500多門火炮、1600多輛坦克，任務是支援前方兩個方面軍，一旦庫爾斯克防線被突破，他是最后一道防線，如果戰事順利轉入到反攻，他將會提供大量兵力。
此次戰役，雙方在庫爾斯克一共集結近269萬兵力，8000多輛坦克和自行火炮，近35000門火炮、5000多架飛機。
1月14日，鐵血國小胡子元首親自下達臨戰動員令：“士兵們，今天你們將開始一場偉大的進攻戰。這次作戰將對整個戰爭的勝負產生決定性影響。你們的勝利將比以往更加有力地向世界證明，對鐵血國武裝力量的任何抵抗都是徒勞的……你們強大的突擊，將使敵軍大吃一驚，并使之徹底振動，你們應該知道，一切均取決于這次會戰的結局。”
然而，就在此時，一個意外讓鐵血國喪失了進攻的先手。
在突出部南部的紅色巨熊近衛第6集團軍捕獲了鐵血國第168步兵師的一個士兵，他供認德軍即將在第二天開始進攻。凌晨，在突出部北部俘虜的一個來自鐵血國第6步兵師的中士，他也供認鐵血國將在幾小時之后發動進攻。
為了打亂鐵血國進攻步驟，朱可夫于5日2時20分下達向鐵血國陣地實施了炮火反準備的命令，庫爾斯克會戰的序幕由此拉開。
出乎意料的炮擊，使鐵血國前線集結的部隊蒙受了不小的損失，原定進攻計劃也推遲三個小時。讓朱可夫感到遺憾的是，他們的炮火反準備實施過早，此時鐵血國大部分士兵還待在掩體里，坦克還在待機地域隱蔽，如果反準備推遲30分鐘，效果會更好。
1月15日5時30分，莫德爾指揮的第9集團軍開始從中央方面軍防御地段的3個方向同時進攻。
在主要突擊地段奧利霍瓦特卡，莫德爾投入了最精銳的第41和第47裝甲軍的4個裝甲師，并以若干楔形隊形向前推進，坦克后面是乘坐裝甲車的步兵。在坦克集群前端，是最新式的“虎王”坦克，莫德爾希望能憑借它們厚厚的裝甲撞開敵軍的防線。
擔任第一線正面阻擊的是紅色巨熊的第13集團軍和第70集團軍，在他們兩翼，羅科索夫斯基部署了840輛坦克和31.5萬部隊，后方還部署了390輛坦克和18萬預備隊。
最初的戰斗對于鐵血國的裝甲師來說雖然有些艱難，但是結果還是不錯。他們迎著反坦克炮火、地雷區的阻擊緩慢但是堅定地推進。
裝備有“虎王”坦克的第20裝甲師于上午9時突破了紅色巨熊第15步兵師的防線，向縱深突入了5公里。第18裝甲師沿鐵路向波內里進攻，雖然紅色巨熊的第81步兵師和增援的第129坦克旅、第1442自行火炮團進行了頑強阻擊，并且4次擊退鐵血國坦克縱隊的進攻，然而他們仍然被迫向后撤退。
至此，鐵血國撕開了蘇軍的第一道防線。
15日下午，鐵血國部隊繼續向紅色巨熊的第二道防線進攻，同時鐵血國空軍也全力向地面部隊提供支援。
這一天，雙方在庫爾斯克上空爆發了大規模空戰，鐵血國空軍出動1000架次飛機，紅色巨熊則出動多達1500架次飛機，并很快就掌握了戰場上的制空權。
但是，這并不能阻止鐵血國的進攻，當天晚上，第9集團軍徹底突破了紅色巨熊第13和第70集團軍的防線，向縱深推進8—15公里。
這一天，他們損失了200多輛坦克和自行火炮。其中有大約一半是最新式的“虎王”式坦克，而其中的絕大部分都是因為機械故障不得不退出戰斗。
16日凌晨，莫德爾進攻重點集中在了波內里，他希望奪取這里后，能夠順利南下攻擊庫爾斯克。
凌晨3時50分，朱可夫在確定了鐵血國裝甲部隊的主要突擊方向后，以2個坦克軍發起反擊，莫德爾也將第二梯隊的兩個裝甲師投入戰場。庫爾斯克戰役第一次大規模坦克交戰拉開序幕。
紅色巨熊第16坦克軍第107旅一頭撞向德軍坦克集群。事實證明，即使他們最新式的is-2重型坦克也不是“虎王”的對手，看起來威力十足122mm火炮，由于彈藥重達25kg，使得其理論發射速度只有每分鐘2發，而由于行進中的顛簸，這個射速還要打折。
而且這種火炮的設計目標是鐵血國的“虎”式坦克，面對虎王等效220mm的前裝甲，必須抵近到500米以內，才有擊穿的希望。
相對的，采用71倍徑88mm坦克炮的“虎王”式重型坦克可以在1000米意外就能擊穿對手的任意部位，包括160mm的炮塔前裝甲。
半個小時后，該旅50輛坦克僅剩下4輛，隨后抵達的第164旅也損失了23輛坦克。
擊退敵軍坦克部隊后，鐵血國坦克集群突入紅色巨熊設置的第二道防線。
此時，紅色巨熊的炮兵的及時發威阻止了鐵血國坦克的推進。成百上千發大口徑炮彈在戰場上炸開，爆炸的氣浪將鐵血國坦克炸得東倒西歪，伴隨坦克推進的步兵更是被炸得尸骨無存。
一輛倒霉的“費迪南”突擊炮直接被大口徑榴彈命中，炮彈砸穿頂蓋后爆炸，整輛車被直接轟碎，沉重的戰斗室炮塔飛上天空20多米。
而且最讓莫德爾感到無奈的是，紅色巨熊炮兵裝備的a-19式122mm榴彈炮、m1935（br-2）152mm榴彈炮，以及白鷹援助的綽號“長腿湯姆”的m1型155mm加農炮射程均超過了20公里。
而相對的，鐵血國炮兵的主力火炮——型榴彈炮最大射程僅14公里，即使配發了火箭增程彈，其有效射程也僅有19公里。這種射程劣勢使得他們面對紅色巨熊炮兵無法有效回擊。
當日傍晚，紅色巨熊近衛第17步兵師、第19坦克軍趕來增援，第9集團軍的進攻被迫停止。
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