52-я гвардейская стрелковая дивизия находилась на самом ответственном участке фронта 23-го стрелкового корпуса, блокируя дорогу, ведущую из Томаровки на север через Быковку и Покровку к Прохоровке и Обояни, в оперативный тыл Воронежского фронта. Дивизия прикрывала это направление со времени боев в марте 1943 года (тогда соединение являлось 63-й стрелковой дивизией, которой командовал полковник Нестор Козин), что позволило частям дивизии хорошо изучить и освоить обороняемую местность. Полковник Некрасов (ранее полковой командир в 23-й стрелковой дивизии) расположил все три полка в один эшелон к востоку и западу от дороги Томаровка—Обоянь. Правофланговый 153-й гвардейский стрелковый полк оборудовал и силами двух батальонов занял первую линию позиций, опиравшихся на пересеченную и частично залесенную местность к западу от реки Ворсклы, левофланговый 155-й полк — позиции на северных склонах долины речки Ерик, а в центре боевого порядка 151-й стрелковый полк расположил три стрелковых батальона поперек дороги Томаровка—Обоянь. Передовые батальоны на переднем крае обороны разместили по две стрелковые роты впереди, а третью — в 1—2 км глубже в тыл. При этом передовые роты батальонов привязали свои оборонительные позиции к пересеченной местности по склонам глубоких оврагов и берегам рек Ворсюта и Ерик, а тыловые роты заняли противотанковые опорные пункты и узлы сопротивления в непосредственном тылу — в населенных пунктах Яхонтов, За-дельное, Березов и Гремучий (Гремучее). 151-й гвардейский стрелковый полк подготовил два опорных пункта — в деревне Задельное и в непосредственной близости от дороги Томаровка—Обоянь, а каждый из фланговых полков -- по одному опорному пункту. 155-й гвардейский стрелковый полк создал свой противотанковый опорный пункт на окраине поселка Березов, вдоль шоссейной дороги, входившей в сектор обороны полка. В каждом из этих противотанковых опорных пунктов было установлено по одной истребительно-противотанковой артиллерийской батарее (по 4 орудия). На правом фланге дивизии 153-й гвардейский стрелковый полк использовал дивизионный 57-й гвардейский истребительно-противотанковый артиллерийский дивизион для создания опорного пункта на стыке с соседней 67-й гвардейской стрелковой дивизией (на другом фланге за обеспечение стыка отвечало командование соседней слева 375-й стрелковой дивизии). Кроме этого, в 3 км от переднего края, в полосе 151-го стрелкового полка, развернулся 538-й истребительно-противотанковый артиллерийский полк, а в 7 км, под деревней Быковка, — 1008-й истребительно-противотанковый артиллерийский полк. Здесь же, в районе Быковки, в резерве дивизии находились 39 бое-готовых танков 230-го отдельного танкового полка, чтобы при необходимости контратаковать прорывающиеся танки противника.
Вторая линия главной полосы обороны находилась на глубине от 4 до 6 км и была занята резервным и учебным батальонами 52-й гвардейской стрелковой дивизии. В глубине расположения 52-й стрелковой дивизии, на расстоянии 15—20 км от переднего края, была оборудована вторая армейская полоса обороны Воронежского фронта, которую занимали части 51-й гвардейской стрелковой дивизии 23-го гвардейского стрелкового корпуса под командованием генерала Николая Таварткиладзе (Тавартквиладзе). Оборонительные позиции 51-й стрелковой дивизии защищали район боевого сосредоточения соединений 5-го гвардейского Сталинградского танкового корпуса.