Всего к 12 июля в составе объединений, участвовавших в активных наступательных действиях (50А, 11 гв. А Западного фронта, Брянский фронт, 48А, 13А, 2 ТА, 70А Центрального фронта), находилось 65 стрелковых дивизий, 9 танковых корпусов, 6 танковых бригад, 13 танковых полков.
Численность боевых войск составляла: личный состав — около 810 тыс. человек, танки и САУ — около 2360, орудия и минометы — более 18 000.
К началу операции соотношение сил сторон было в пользу советских войск по численности личного состава — в 2 раза, по танкам и САУ (штурмовым орудиям) — в 2,3 раза, по орудиям и минометам — в 3 раза, по боевым самолетам — в 2,7 раза.
Замыслом операции предусматривалось:
нанесением четырех рассекающих ударов расчленить группировку противника, изолировать и частично окружить его войска на отдельных направлениях и в районах, затем уничтожить по частям;
главный удар Западного фронта нанести силами 11 гв. А с рубежа Глинная — Ожигово в направлении на Болхов, во взаимодействии с 61А Брянского фронта окружить и уничтожить часть сил 2 ТА противника; частью сил наступать в южном направлении на Хотынец с целью прервать все железнодорожные и автомобильные коммуникации 2 ТА и 9А противника; в составе ударной группировки: сд-11, тк-2, тбр-4, тп-2;
главный удар Брянского фронта нанести на левом крыле смежными флангами 3А и 63А в общем направлении Новосиль — Орел, охватить Орел с севера и с юга, овладеть городом и развивать наступление в западном направлении; в составе ударной группировки: сд-12, тк-1, тп-8;
другой удар Брянского фронта нанести силами 61А в направлении сев. — зап. нп Троицкое — Болхов, во взаимодействии с 11 гв. А окружить войска противника, оборонявшиеся в районе г. Болхов и уничтожить их; частью сил наступать в юго-восточном направлении, нанося удар по тылам войск, оборонявшихся на рубеже Троицкое — Мценск; в составе ударной группировки: сд-6, тк-1, тбр-1, тп-1;
главный удар Центрального фронта нанести силами 13А в направлении Ольховатка — Кромы; в районе Орла с юга охватить группировку противника, прервать его коммуникации, во взаимодействии с войсками Западного и Брянского фронтов окружить войска 2 ТА и 9А вост. нп Хотынец — Кромы и уничтожить; 2 ТА ввести в прорыв, осуществленный 13А, для развития наступления в оперативной глубине обороны противника; в составе ударной группировки: сд-12, тк-2, 2 ТА;
после решения ближайшей задачи всеми силами фронтов, участвующих в операции, развивать наступление в западном направлении.
В ходе подготовки операции была осуществлена перегруппировка войск, выдвижение их в исходные районы для наступления и подготовка рубежей перехода войск в наступление. В результате этих действий было достигнуто решительное сосредоточение усилий на направлениях главных ударов фронтов. Соотношение сил было в пользу советских войск по численности личного состава — в 3–3,5 раза, по танкам и САУ (штурмовым орудиям) — в 3 раза, по орудиям и минометам — в 4–6 раз.
В завершении подготовки операции 11 июля на отдельных участках фронта была проведена разведка боем для уточнения переднего края главной полосы обороны противника и его системы огневого поражения.
К исходу 11 июля войска были готовы к наступлению.
Ведение операции (12 июля — 18 августа 1943 г.)
Утром 12 июля после огневой подготовки, в которой участвовали артиллерия и авиация, войска ударной группировки 11 гв. А перешли в наступление на болховском направлении. Бой за первую позицию главной полосы обороны противника продолжался 4 часа. Во второй половине дня в сражение был введен 5 тк для завершения прорыва тактической зоны обороны. К исходу 12 июля главная и вторая полосы обороны противника были прорваны на направлении главного удара в полосе по фронту 14 км. Наши войска вклинились в оборону противника на глубину 10–12 км в районе Ульяново.
Войска 61А к исходу 12 июля вклинились в оборону противника на 3–7 км в полосе по фронту до 12 км. Дальнейшее их продвижение было остановлено упорной обороной противника на последующих позициях.
13 июля войска 11 гв. А прорвали тыловую оборонительную полосу противника. В сражение для развития успеха был введен 1 тк. К исходу 13 июля полоса прорыва была расширена до 23 км, глубина продвижения достигла 25 км. Войска 61А, преодолев сопротивление, одновременно продвигались и охватывали Болхов с юго-востока и востока. Войска 50А, обеспечивая правый фланг 11 гв. А, силами двух левофланговых стрелковых дивизий перешли в наступление, вклинились в оборону противника, но завершить прорыв главной полосы не смогли.
В условиях уже начавшегося наступления советских войск противник начал перегруппировку сил с курского направления в районы сев. и вост. Орла. На усиление 2 ТА перебрасывались 4 танковые и 1 моторизованная дивизии из состава 9А. В район Орла с других участков советско-германского фронта перебрасывались 7 дивизий, в том числе 3 танковые.