В 22 ч 30 мин 4 июля последовал сигнал и артиллерия 6-й гвардейской армии произвела 5-минутный огневой налет по запланированным целям. Огневому воздействию подверглись 17 основных пунктов сосредоточений танков и пехоты противника, 12 артиллерийских батарей, 17 наблюдательных пунктов и другие цели. На этом огневом налете контрподготовка была прервана.
На следующий день, 5 июля, в 3 часа артиллерийская контрподготовка была проведена в полном объеме по разработанному ранее плану. Началась она 5-минутным огневым налетом, затем 15 минут – методический огонь, и снова 10-минутный огневой налет. Все полки полевой реактивной артиллерии в первом огневом налете произвели по одному полковому залпу, а в последнем – каждый полк произвел по одному дивизионному залпу. Обстрелу подверглись в основном те же цели, что и накануне.
По данным разведывательных органов, в результате артиллерийской контрподготовки противник на фронте 6-й гвардейской армии понес большие потери в живой силе и технике: было подавлено 10 артиллерийских батарей, уничтожено 14 наблюдательных пунктов, подбито до 50 танков и уничтожено до 4 тысяч человек. Намеченный противником срок начала артиллерийской подготовки атаки был сорван. Пехота и танки, подтянутые на исходные позиции для наступления, вследствие потерь и частичной дезорганизации управления к наступательным действиям в назначенный срок оказались не готовы.
В 7-й гвардейской армии артиллерийская контрподготовка назначалась на 3 часа 5 июля. Продолжительность ее вместо запланированных 40 минут была определена в 30 минут, из которых 5 минут отводилось на первый огневой налет, 15 минут – на методический огонь и последние 10 минут – на второй огневой налет.
В обеих армиях Воронежского фронта на артиллерийскую контрподготовку было израсходовано по 0,5 боекомплекта снарядов и мин.
На Центральном фронте 5 июля в 7 ч 30 мин немецкие войска (4 пехотные и 3 танковые дивизии, насчитывающие до 500 танков) при поддержке артиллерии и большого количества авиации перешли в наступление с фронта Согласный, Архангельское, Новый Хутор в общем направлении на Ольховатку. Впереди шли группами в 10–15 машин тяжелые танки «Тигр», потом легкие и средние танки, а за ними двигалась на бронетранспортерах пехота.
Первыми в борьбу с противником вступили артиллерийские части, которые с закрытых огневых позиций вели сосредоточенный, подвижный и неподвижный заградительный огонь, а по мере приближения противника к переднему краю в бой вступали и орудия противотанковых опорных пунктов, ведя огонь прямой наводкой. Над полем боя появилась наша штурмовая авиация и начала бомбардировать боевые порядки противника. Значительные потери танки противника несли и на наших минных полях.
С трудом преодолевая плотные завесы артиллерийского огня, немцы только в девятом часу вплотную подошли к переднему краю обороны 81-й и 15-й стрелковых дивизий 13-й армии и атаковали его. В бой вступили все огневые средства пехоты, противотанковых опорных пунктов и всех артиллерийских групп, поддерживавших бой этих дивизий. Артиллерия в тесном взаимодействии с пехотой отбила первые четыре атаки противника, но он ввел в бой свежие силы, после чего ему удалось вклиниться в расположение 81-й и 15-й стрелковых дивизий.
«К 10 ч 30 мин немцы сумели захватить 1-е Никольское, Озерки, Ясную Поляну. После этого одна его группа танков из района 1-го Никольского развернула наступление на 1-е Поныри, а вторая (до 120 танков) – в направлении Сновы. Около 40 танков и до двух полков пехоты вышли в район Подоляни, угрожая правому флангу 70-й армии.
Для уничтожения прорвавшихся танков командующий 13-й армией использовал и свои резервы: два подвижных отряда заграждений, 27-й гвардейский танковый полк и несколько саперных подразделений, которые совместно с пехотой и артиллерией вели упорные бои на линии вторых эшелонов стрелковых дивизий и в районах огневых позиций основной массы артиллерии.
В бой с танками вступила не только дивизионная и противотанковая артиллерия РВГК, но и зенитная, полевая реактивная артиллерия и даже гаубичные полки. Например, 9-я гаубичная бригада, прикрывая отход частей 81-й стрелковой дивизии, выдвинула свои орудия для стрельбы прямой наводкой по танкам в район 1,5 км севернее Ржавца. В свою очередь, командир 81-й стрелковой дивизии выделил специальное пехотное прикрытие для бригады (армейскую штрафную роту и 8-ю роту 519-го сп), благодаря чему артиллеристы, не отвлекаясь на борьбу с автоматчиками противника, подбили и уничтожили до 25 танков врага.