Между тем в наступлении врага явно назрел кризис. Поэтому представитель Ставки ВГК Маршал Советского Союза А.М. Василевский и командующий Воронежским фронтом генерал армии Н.Ф. Ватутин решили с утра 12 июля нанести контрудар из района Прохоровки силами 5-й гвардейской армии и 5-й гвардейской танковой армии, а также силами 6-й гвардейской и 1-й танковой армий в общем направлении на Яковлево с целью окончательного разгрома вклинившейся группировки врага. С воздуха контрудар должны были обеспечивать основные силы 2-й и 17-й воздушных армий.

По приказу с утра 12 июля войска Воронежского фронта начали контрудар. Основные события развернулись в районе Прохоровки. Здесь произошло крупное встречное танковое сражение, продолжавшееся до позднего вечера. Согласно данным из советских источников, со стороны противника в сражении участвовало около 700 танков и штурмовых орудий[31]. С советской стороны в сражении участвовала 5-я гвардейская танковая армия, насчитывавшая, согласно отчету, 793 танка[32]. По мнению В.Н. Замулина, «боевые донесения дают цифру 808 исправных танков. Погрешность связана с несовершенством учёта бронетехники, переданной из ремслужб в войска»[33]. В этом сражении стороны понесли большие потери, а враг вынужден был перейти к обороне.

Итак, 12 июля наступил перелом в Курской битве. По приказу Ставки ВГК войска Западного и Брянского фронтов перешли в наступление на орловском направлении. Германское командование вынуждено было отказаться от наступательных планов и 16 июля начало отводить свои войска в исходное положение. Войска Воронежского, а с 18 июля и Степного фронта перешли к преследованию противника и к исходу 23 июля вышли в основном на рубеж, который занимали к началу оборонительного сражения.

Проведенные ранее исследования свидетельствуют, что в соответствии с указанием командующих фронтами командующие артиллерией Центрального и Воронежского фронтов и их штабы спланировали применение артиллерии таким образом, чтобы сосредоточить ее на направлениях главных ударов противника[34]. Так, командующий артиллерией Центрального фронта генерал-лейтенант артиллерии В.И. Казаков наметил в полосах обороны 48, 13 и 70-й армий сосредоточить 109 из 135 артиллерийских полков наземной артиллерии, которые имели в своем составе 70 % орудий и минометов фронта (7512 из 10 725) и 85 % всей артиллерии РГК (1625 из 1914)[35].

Представляется важным подчеркнуть, что основная масса артиллерийских средств была сосредоточена в полосе 13-й армии генерал-лейтенанта Н.П. Пухова, где ожидался удар главных вражеских сил. Объединение занимало всего лишь 11 % всей полосы обороны фронта (32 из 306 км), но получила 44 % имевшихся во фронте артиллерийских полков РГК. Ей же был придан 4-й артиллерийский корпус прорыва РГК (генерал-лейтенант артиллерии Н.В. Игнатов), в котором имелось 484 орудия, 216 минометов и 432 установки полевой РА[36]. Помимо этого крупного артиллерийского соединения в составе Центрального фронта находилась также 1-я гвардейская артиллерийская дивизия прорыва РГК (полковник Г.В. Годин), приданная 70-й армии.

Очевидно, после такого распределения артиллерии на Центральном фронте на направлениях вероятных ударов противника были созданы высокие артиллерийские плотности. При средней плотности артиллерии, разумеется, с учетом противотанковой в 35 орудий и минометов на 1 км фронта, в полосах обороны 48, 13 и 70-й армий она доходила до 56,9 орудия и миномета. В полосе же 13-й армии артиллерийская плотность составляла до 91,6 орудия и миномета на 1 км фронта