率先取得突破的是第18坦克軍第170坦克旅，在付出了30多輛坦克的代價后，他們突入了“元首旗衛隊”師的左翼陣地。
這里只有黨衛軍第1裝甲偵察營守衛，他們的主要反坦克火力是第4連的9輛iv號g型坦克，這種坦克的75mm/l48火炮雖然足夠對付t-34坦克，但是他們僅僅80mm前裝甲在500m距離上已經很難擋住t-34/76坦克的f34型火炮射擊。面對紅色巨熊貼臉式的攻擊，他們不得不緩緩后退。
眼見“元首旗衛隊”師的門戶已經洞開，為了擴大戰果，軍長巴哈羅夫投入了他的預備隊——坦克第110旅。摩托化步兵第32旅和近衛坦克第36團（裝備丘吉爾mkⅢ坦克）則負責掩護進攻部隊的右翼。
午后，在得到了第36近衛坦克團支援后，第170坦克旅繼續猛攻，他們和來增援的第182坦克旅乘勝前進，沖入安德列耶夫卡，他們的推進嚴重威脅著“元首旗衛隊”師和“骷髏”師的接合部后方的瓦希里耶夫卡。
為了防止后方被切斷，豪塞爾迅速做出回應。
“骷髏”師派出“虎王”坦克連，在兇猛炮火配合下發起反擊。埋設在掩體內的強擊火炮和自行火炮也集中火力摧毀敵軍坦克。
在強大壓力下，第170、182坦克旅雖然一度沖入了瓦希里耶夫卡村，但隨后他們就遭到了毀滅性的打擊，不得不退向安德列耶夫卡。
到18時，坦克第18軍進攻停止，全天推進了約3公里。
同一時段，在第29坦克軍攻擊下的鐵血國右側防線，第31、32坦克旅再度向黨衛軍坦克團防守的“十月”國營農場和252.2高地發動猛攻。
11時20分，35輛坦克攻擊“元首旗衛隊”師裝甲群，約40輛坦克則向奧克恰布里斯基農場東南１公里處的道路交匯點發起進攻。這些坦克得到了兇猛的炮火支援，而且車速極快！
在他們逼近到黨衛軍第1裝甲步兵團第6坦克連只有220米時，紅色巨熊的坦克已經摧毀了其7輛Ⅳ號坦克中的４輛。剩余的３輛坦克開始后退，并將對方的坦克引誘到第２坦克營的陣地前。
在接下來的戰斗中，第２坦克營的33輛“黑豹”和iv號g型狠狠地教訓了冒進的紅色坦克，僅僅在第一次就干掉了19輛！總的戰果據說為62輛。
而在252.2高地南側，紅色巨熊第53摩托化步兵旅則于11時攻至“斯大林斯克”國營農場。該旅另一部則推進到了鐵路線北側的奧克恰布里斯基，并開始向南突破。
在第53摩托化步兵旅配合下，遭鐵血國空中和地面聯合打擊后坦克所剩不多的第31坦克旅，也從兩處沖入“元首旗衛隊”師第1裝甲偵察陣地。
11時左右，4輛t-34坦克沖入鐵血國第8炮兵連陣地，并摧毀了2門105毫米火炮。另一路則在該旅僅存的2輛t34-85坦克引導下，沖到了241.6高地和共青團農場附近，距離“元首旗衛隊”師前進指揮部僅僅一步之遙。
“元首旗衛隊”師火速回應，調動包括第3強擊火炮連在內的部隊發起猛烈反擊。此時，第31坦克旅已經是強弩之末，他們沖入鐵血國陣地的少量坦克很快被對方的步兵和炮火所消滅。
15時40分，第31坦克旅遭到德軍的反擊后停止了進攻。一天下來，該旅損失了34輛t-34坦克和22輛t-70坦克，傷亡71人。
第32坦克旅則全力攻擊252.2高地及其附近地區，這是“元首旗衛隊”師的正面防御陣地，所以第32坦克旅也遭到了最猛烈的抵抗。
截至中午，第32坦克旅第1、2坦克營的42輛坦克已全部被第1黨衛軍坦克團悉數擊毀。
不過這樣的代價還是收到了回報，其第3坦克營突破了黨衛軍第2裝甲步兵團在鐵路線附近的抵抗，并在空降兵和第25坦克旅配合下，于13時攻入252.2高地。
但黨衛軍第2裝甲步兵團在“虎王”坦克和斯圖卡的支援下很快就將他們趕下了高地，并迫使其轉入防御。
但是戰術的勝利，并不能解決現實的問題，此時戰場形勢已經對“元首旗衛隊”師并非常不利，第1坦克團只剩下30多輛坦克，彈藥消耗極大，幾乎一天沒有離開坦克的士兵們更是疲憊不堪，再也無力支撐下去。
在紅色巨熊持續的重壓下，“元首旗衛隊”師不得不采取戰術撤退，放棄十月國家農場。截至日終，紅色巨熊第29坦克軍得以推進1.5公里。
當“元首旗衛隊”師在普羅霍羅夫卡西南遭受猛攻的同時，其兩翼也發生了戰斗。
“霍亨斯陶芬”師防守的右翼，上午10時，紅色巨熊近衛第2坦克軍發動進攻，但在中午時分被空襲和火箭炮所阻止。15時，“霍亨斯陶芬”師發動反擊，將敵軍擊退了2-5公里。近衛第2坦克軍以及第2坦克軍遭受嚴重打擊，共損失89輛坦克。
左翼的“骷髏”師當天除了協助“元首旗衛隊”師第1裝甲偵察營擊退第170、182坦克旅的突擊外，還以第3坦克團、第6裝甲步兵團兵力，以大量坦克和摩托車為前導，試圖從西北面繞過普羅霍羅夫卡，攻擊對手的背后。
雖然他們的計劃最終由于遭遇了對方第95、52、42近衛步兵師的頑強抵抗并未達成，不過突擊縱隊也并非一無所獲。在行進中，他們遭遇了同樣在行軍中的紅色巨熊第95近衛步兵師第233近衛炮兵團，“骷髏”師的突擊縱隊幾乎不費吹灰之力地就殲滅了這個毫無準備的對手，擊毀了這個團的全部48門火炮。
傍晚時分，一場突如其來的瓢潑大雨宣告了雙方行動的終結。對于近衛第5坦克集團軍來說，這一天的反擊，損失巨大卻沒有取得什么像樣的進展。
在整整一天的戰斗中，第2黨衛裝甲軍投入的294輛坦克與突擊炮損失了61輛，修理后，凈損失23輛。近衛第5坦克集團軍投入的近600輛坦克和自行火炮則損失了400多輛，其中全損超過了一半。而人員傷亡比則高達驚人的3908比42053。
為了鼓舞士氣準備后續作戰，曼施坦因元帥特意向霍特發電嘉獎，鼓舞士氣，僅僅“元首旗衛隊”師就獲頒了150枚二級鐵十字與100枚一級鐵十字勛章。
隨后的戰斗中，第5近衛坦克集團軍投入了預備隊——第5近衛機械化軍第10近衛機械化旅、第24近衛坦克旅，共計105輛坦克。在紅色巨熊裝甲援兵抵抗下，1月13日，“骷髏”師最終也停止了進攻。該師損失很大，其可用戰車從1月11日的121輛下降為1月13日的74輛，減少了47輛。
至此，攻防的雙方都已經喪失了進攻的能力，只能停下腳步各自舔舐傷口，固守待援。
而普羅霍羅夫卡，這個原本名不見經傳的小鎮，則因為這場坦克大戰，永遠流傳于后世。
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