库尔斯克爆发前，苏军在这个突出部已经部署两个方面军（中央方面军、沃罗涅日方面军133万人，近2万门火炮、518门火箭炮和3489辆坦克及自行火炮），此外还有作为战略预备队草原军区的57万人（1639辆坦克和自行火炮、8510门火炮及563架飞机）。并且修筑了大量的防御工事（仅在沃罗涅日方面军防区，就有8万多个步兵掩体、5322个指挥和观察所，堑壕和交通壕长度达4240公里！还有近30万反坦克雷和30万反步兵雷；而中央方面军防区则挖了5000公里的堑壕，埋设了40多万枚地雷）。虽然，苏军总兵力和装备数量上都超越德军，但是面对德军在重型武器和战斗人员的经验和训练上的上质量优势，能否以己方数量压倒质量而能胜出？苏军最高统帅部其实心中无底。
闪电战梦碎——无法达成的突袭
按曼施坦因的想法，“城堡”（亦称“卫城”“堡垒”，德军对库尔斯克战役作战代号）作战应该在春季泥泞期一结束就发动，以达到闪电战战术所强调的突然效果。在战后他的回忆录中还坚持认为，希特勒的犹豫不决和拖延才导致了“城堡”准备时间太长，留给苏军足够时间构筑坚固的防线，使得作战最终失败。然而这也怪不得希特勒，他寄予厚望的王牌——“虎式”坦克等重型坦克生产的实在太慢，平均每天只能生产一辆，完全没有办法满足前线发动战役突击的需求。对当时的德军来说，其实是一个两难的处境：要积攒足够强大的突击力量，就必须耗费宝贵的时间等待；而要抢在苏军反应过来之前发动突袭，那就等不到威力巨大的重型坦克。归根到底，作为一个好的装甲指挥官，曼施坦因只是从战术的角度出发考虑作战问题。而他根本没有看出来，他引以自傲的装甲闪电战战术，其实背后是以整个国家工业国力作为支撑的。在1943年，经过2年血战的纳粹德国，国力已经有了相当大的消耗，已经和当年全盛时期不能相提并论了，而对手的苏联也不能与昔日的波兰和法国同日而语。此时的德国国力，其实早已无法对苏联再实施任何完美的闪电战战术，在“城堡”作战中，德军无法做到战役突然性和战术攻击性两全就是明证。
直到6月底，德军才在库尔斯克集结完毕。其装甲部队大约是当时整个苏德战场一线战场上所能动员的75%左右（约2600—2700辆），在战役爆发后，还有1个连的虎式和一个装甲师陆续加入。在整个“城堡”作战中，德军共分为两个攻击方向，北面是莫德尔指挥的第九集团军、第二集团军（一部），突击力量是753辆坦克和自行火炮，其中“虎式”31辆、“费迪南”89辆、“灰熊”45辆；南部则是主攻方向，是由曼施坦因指挥的第四装甲集团军、“肯普夫”战役集群及第二集团军一部，突击力量是1508辆坦克和自行火炮，其中“虎式”102辆、“黑豹”200辆。
7月4日，沉寂了一百多天的俄罗斯大地被炮声所震撼，史上最大的坦克决战——库尔斯克战役爆发。德军从南北两个方向气势汹汹地向苏军防御阵地杀来，企图将苏军切断合围在库尔斯克。在战役开始，德军一改昔日的攻击方式，反而模仿起苏军的惯用战术：先以工兵和步兵在炮火支援下突破阵地，摧毁反坦克炮并清除雷场，然后再将装甲主力投入战场。这样他们就可以保证坦克在开战初期避免不必要的损失，并且能够完整地进入敌方纵深并扩大战果。
在北面战场20公里宽的正面上，莫德尔指挥的6万德军在400辆坦克和自行火炮的带领下，像一道装甲洪流般涌向苏军阵地。“虎式”和“费迪南”对于苏军的炮火毫不在意，然而却未能很快通过苏军防线。事实证明，苏军的防御战术生效了：众多的反坦克地雷阻挡了德军坦克前进的步伐，而后方的重炮则对陷入雷场的德军装甲部队不断开火，而德军步兵也被机枪和迫击炮封住了去路，等德军好不容易在雷场中开辟了4条通道之后，又被苏军快速设障分队所阻挠，这些勇敢的战士一边用燃烧瓶和手榴弹袭击德军坦克，一边就在德军坦克履带前布雷。
这种无畏的攻击方式，对没有反步兵装备“费迪南”威胁尤其大。苏军的纵深防御招招克敌，使得德军的装甲突击进展缓慢，鏖战了一日付出不小伤亡之后，北部的德军才正面突破了6—8公里，然而出现在他们面前的，又是苏军第二道防线。
在北面德军陷入苦战的时候，5日曼施坦因指挥的南方集团军群也向北发动猛攻。密集的装甲队形，就像堵钢铁之墙一样，恶狠狠地压向苏军阵地。一开始，德军坦克技术优势发挥得淋漓尽致：他们在2200米的距离上一举击毁了苏军为数不多的坦克，但接下来却在苏军防御阵地前遇到了麻烦：和北面德军一样，他们仅前进了3公里就陷入了苏军地雷阵，被苏军的炮火尤其是76毫米火炮打得抬不起头。直到10个小时之后，才在以损失了36辆“黑豹”的代价冲了过来，突破了苏军的防线。在这一天，德军动用了上千辆坦克和自行火炮，在付出了300辆左右的代价之后，仅仅是突破了苏军第一道防御线，抵达其第二道防御线。
7月4日和5日的战斗，是整个库尔斯克战役的缩影。的确，德军的坦克，尤其是重型坦克在整个战役中对苏军坦克拥有压倒性优势，但是苏军实现构筑好的多层次、大纵深的防御体系，却给他们带来极大的麻烦。在战役中常常出现这样的情况： 德军在重型坦克的带领下发动突袭，但在苏军阵地前沿就会陷入反坦克雷场，而他们一旦为了躲避地雷降低坦克速度，就受到苏军炮火的猛烈的打击，甚至在战斗中出现过“费迪南”被榴弹炮直接击中舱门，整个被炸得粉碎的情况。如果德军步兵或者工兵试图前进开辟坦克通道，则受到苏军预设的机枪和迫击炮的攻击。这种场面在整个库尔斯克战役中不断重复。虽然德军战功赫赫，不断大量歼灭苏军坦克，然而自己也在进攻中消耗殆尽，在突破了10—20公里之后往往就损失了大量重型坦克，无法继续扩大战果。而苏军虽然付出了惨重的人员代价，但仍然依靠大量坚固的大纵深阵地、密集的雷场和庞大的战略预备队，在没有特别有效的反坦克武器的情况下，有效地迟缓了德军的装甲突击，使得德军攻击无法达成任何战略目标——从这个意义上来说，德国的装甲闪电战战术，实际已经被苏军用纵深防御破解。 普罗霍洛夫卡坦克大决战 在库尔斯克战役中，最让后人津津乐道的，就是在7月12日爆发的普罗霍洛夫卡之战。这场遭遇战，以史上最大的坦克会战而闻名——在这一天，苏军近卫第五坦克集团军，在这里遭遇到了从南面和西南面奇袭过来的德军党卫军第二装甲军和第三装甲军。苏军在普罗霍洛夫卡西南展开，共有858辆坦克和自行火炮，而德军则共有坦克、自行火炮816辆（部分在修），足足1600辆坦克在此捉对厮杀，书写了战史上永恒的传奇。 早上8时，苏军在炮火准备之后，发出“钢铁、钢铁、钢铁”的信号，300辆苏军坦克，沿铁路线向 “希特勒”师率先发动猛攻。而德军凭借“虎式”88毫米坦克火炮的威力，不断在800米距离上击中苏军坦克。而苏军则依靠数量的优势，不断蜂拥过来，迫使德军坦克且战且退——在付出30辆坦克的代价之后，苏军得以迫近，在近距离上击毁虎式。随后，战斗在普罗霍洛夫卡各处展开，德军在士兵娴熟的技术和出色的装备火力下，不断给予苏军坦克重大杀伤。而苏军以大量的牺牲为代价，冲到德国坦克面前抵近射击，也不断给德军造成减员。在战斗中，德军坦克最开始占尽优势，在开阔地上不断远距离击毁苏军坦克，然而他们的乐观并没有持续太久，苏军坦克就像“不要命的疯子”一般冲了过来，尽管他们不断后撤想要拉开距离，但是源源不断的苏军坦克不断逼近开火，仅一个连就有5辆“虎式”被击中起火，而其他的德军坦克也都不同程度受损！