В целях срыва немецкого наступления на прохоровском направлении, а также для того, чтобы иметь наготове ударные группировки при переходе в контрнаступление, Ставка Верховного Главнокомандования 9 июля приказала командующему Степным фронтом направить на белгородско-курское направление три армии: 27-ю армию с 4-м гвардейским танковым корпусом – в район Курска; 53-ю армию с 1-м мехкорпусом – на первый фронтовой рубеж Воронежского фронта, проходивший по реке Сейм; 5-ю гвардейскую общевойсковую армию – на рубеж (исключительно) Обоянь, Прохоровка. Кроме того, 5-й гвардейской танковой армии было приказано из района Салтыково, Меловое, Орлик совершить за день 100-километровый марш, с тем чтобы к исходу 9 июля сосредоточиться в районе Бобрышево, Александровский, Большие Сети. С выходом 5-й гвардейской танковой армии в указанный район ей были переданы в оперативное подчинение 2-й гвардейский Тацинский танковый корпус и 2-й танковый корпус. Оба эти корпуса имели в своем составе около 200 исправных танков. Таким образом, к началу боев в районе Прохоровки 5-я танковая армия имела в своем составе 793 танка, из них 501 танк Т-34, а остальные – Т-70.
С воздуха войска этих двух армий прикрывались тремя зенитными артиллерийскими дивизиями (6, 26-й и 29-й) и тремя отдельными полками МЗА, имевшими в общей сложности 48 орудий среднего и 192 орудия малого калибра. За счет этих средств на прохоровском направлении (на участке в 24 км) была создана плотность зенитной артиллерии в десять орудий на 1 км фронта.
К этому времени немецкое командование успело сосредоточить в районе западнее Прохоровки крупную группировку своих войск, насчитывавшую более 700 танков, в том числе свыше 100 танков «Тигр», и тяжелых самоходных орудий «Фердинанд». Таким образом, по количеству танков соотношение сил было примерно равным, но в тяжелых танках противник имел перевес.
В ночь на 11 июля командующий Воронежским фронтом принял решение мощным контрударом разгромить главную группировку врага и восстановить ранее занимаемое положение. С этой целью 5-й танковой армии была поставлена задача – нанести во взаимодействии с 5-й общевойсковой армией контрудар в направлении Грезное, Яковлево; 1-й танковой армии силами 10-го и 5-го танковых корпусов во взаимодействии с войсками 6-й гвардейской общевойсковой армии нанести контрудар через Покровку также на Яковлево. Готовность войск к нанесению контрудара устанавливалась к утру 12 июля.
Ширина полосы 5-й гвардейской танковой армии для нанесения контрудара составляла 10 км, а глубина ее задачи на 12 июля – около 25 км.
По решению командующего 5-й танковой армией контрудар предусматривалось нанести в двухэшелонном построении. В первом эшелоне находились 18-й и 29-й танковые корпуса и во втором эшелоне – 5-й гвардейский мехкорпус. Приданный армии 2-й танковый корпус, находясь в обороне в непосредственном соприкосновении с противником, должен был прикрыть выход в исходные районы 18-го и 29-го танковых корпусов, а с началом контрудара прикрывать их правый фланг наступлением на Сухо-Солотино. Левый фланг армии прикрывался 2-м гвардейским танковым корпусом, имевшим задачу нанести удар из района восточнее Ясной Поляны на Яковлево.
Боевые порядки корпусов были также глубоко эшелонированными, что видно из построения 18-го танкового корпуса. Корпус был построен в три эшелона. Ширина его полосы для нанесения контрудара равнялась 5 км. В первом эшелоне находились 181-я и 170-я танковые бригады, во втором – 32-я мотострелковая бригада и 36-й гвардейский танковый полк, в третьем – 110-я танковая бригада и мотоциклетный батальон.
Такое глубокое построение армии и корпусов обеспечивало наращивание силы из глубины и давало возможность сохранять общее превосходство над противником до успешного выполнения поставленной задачи.
До начала контрудара 2-я и 17-я воздушные армии силами штурмовых и бомбардировочных корпусов под прикрытием истребителей провели непосредственную авиационную подготовку по боевым порядкам танков, артиллерии и пехоты противника. Всего было произведено 1002 самолето-вылета. Одновременно 5-й истребительный корпус патрулированием в воздухе прикрывал главные силы 5-й гвардейской танковой армии от воздействия вражеской авиации.
Боевые действия 5-й танковой армии при нанесении контрудара приняли характер встречного сражения, поскольку одновременно с началом контрудара противник, в свою очередь, с двух сторон перешел в наступление на Прохоровку. Из района западнее Прохоровки наступали четыре танковые и одна пехотная дивизии, а из района Рокавец на Прохоровку с юга – три танковые дивизии.