Шли ожесточённые воздушные бои. 6 июля соединения 2-й воздушной армии провели 64 воздушных боя и сбили около 100 самолётов врага. Советская авиация завоёвывала господство в воздухе. Многие советские лётчики проявили беспримерную доблесть и мужество, в их числе мл. лейтенант И. Н. Кожедуб, впоследствии трижды Герой Советского Союза, и гвардии лейтенант А. К. Горовец, посмертно удостоенный звания Героя Советского Союза. В его наградном листе указывалось: «В этом воздушном бою тов. Горовец проявил исключительное лётное мастерство, отвагу и героизм, лично сбил 9 самолётов противника и сам погиб смертью храбрых» Лейтенант Горовец – единственный лётчик, уничтоживший в одном бою такое количество самолётов.
Напряжение боёв на южном фасе Курской дуги нарастало. За пять дней боёв немецкие танковые дивизии на узком участке вышли к тыловой полосе 6-й гвардейской армии.
Основной удар фашисты нацелили на Прохоровку, рассчитывая кружным путём выйти к Курску. Сюда были стянуты лучшие танковые соединения гитлеровцев: танковые дивизии «Рейх», «Мёртвая голова», «Адольф Гитлер» и основные силы 3-го танкового корпуса. В составе этой танковой группировки имелось значительное количество тяжёлых танков «тигр» и самоходных орудий «фердинанд». Поддержку ударной группировки осуществляла вся авиация, действовавшая на южном фасе Курского выступа.
Воронежский фронт, усиленный стратегическими резервами, получил задачу нанести мощный контрудар и разгромить вклинившуюся танковую группировку гитлеровцев. Главный удар в районе Прохоровки наносили 5-я гвардейская танковая армия генерала П. А. Ротмистрова и часть сил 5-й гвардейской армии генерала А. С. Жадова.
12 июля в 8 часов 30 минут, т. е. тогда, когда на северном участке перешли в наступление войска Брянского и левого крыла Западного фронтов, после 15-минутной артиллерийской подготовки наши армии нанесли контрудар.
Советские танкисты знали: немецкие тяжёлые танки несколько превосходят танки Т-34 по дальности прямого выстрела. Поэтому они, умело используя высокую маневренность Т-34, смело шли на сближение с танками противника. В самом начале сражения навстречу друг другу двинулись бронированные лавины. Первый эшелон 5-й гвардейской танковой на полном ходу врезался в боевые порядки немецко-фашистских войск. Для врага оказалось полной неожиданностью то, что в сражение было введено такое большое количество советских танков.
Всего в сражении с обеих сторон участвовало 1200 танков и самоходных орудий. Это было самое большое встречное танковое сражение второй мировой войны.
Над полем боя шли ожесточённые воздушные бои. В борьбу с вражеской авиацией вступила 2-я воздушная армия и часть 17-й, а также авиация дальнего действия. Они наносили удары по вражеским эшелонам, железнодорожным станциям, громили гитлеровские колонны на дорогах.
Прохоровское танковое сражение выиграли советские войска. Оно стоило вермахту больших потерь в личном составе и до 400 танков. 12 июля стало днём крушения немецкого наступления на Курск с юга. Войска генерал-фельдмаршала Манштейна стали отходить. Соединения Воронежского фронта начали преследование противника. В ночь на 19 июля, по указанию Ставки Верховного Главнокомандования, в сражение был введен Степной фронт (командующий И. С. Конев). К исходу 23 июля советские войска своими главными силами вышли на рубеж, который они занимали до начала оборонительного сражения и начали подготовку к контрнаступлению.
На южном фасе Курского выступа ценой огромных потерь немецко-фашистские соединения 4-й танковой армии и оперативной группы «Кемпф» вклинились в советскую оборону на глубину до 35 км. Но продвинуться дальше они не смогли. Ударные возможности мощной группировки врага, нацеленной на Курск с юга, были исчерпаны. Наступление вермахта и на этом направлении не принесло успеха.
В ходе Курской оборонительной операции войска Центрального и Воронежского фронтов сорвали все попытки гитлеровского командования окружить и уничтожить более чем миллионную группировку советских войск. Сражения носили исключительно упорный характер. По своему размаху и напряжённости они стоят в ряду крупнейших сражений второй мировой войны. С обеих сторон в операцию в целом было вовлечено до 2 млн. 582 тыс. чел, 37,8 тыс. орудий и миномётов, 8 тыс. танков и самоходно-артиллерийских (штурмовых) установок, 6 тыс. боевых самолётов.
Советская армия сорвала наступление гитлеровцев буквально за несколько дней. Немецкие танковые корпуса сумели вклиниться в нашу оборону лишь на глубину от 10–12 до 35 км.
В ходе сражения произошло около тысячи воздушных боёв. Советская авиация уничтожила более 1500 самолётов противника, но и сама потеряла около 1000. В сражении на Курской дуге борьба за господство в воздухе закончилась блестящей победой Советских Военно-Воздушных Сил.