В 10:30 в наступление, вопреки планам командующего Воронежским фронтом, перешли только левофланговые 2-й и 5-й гвардейские танковые корпуса. Однако первоначальный успех, позволивший танкистам генерала А. Г. Кравченко захватить Калинин, вскоре наткнулся на мощную противотанковую оборону противника. В воздухе появились большие группы немецких самолетов, которые начали беспрерывные атаки по наступающим частям 2-го и 5-го гвардейских танковых корпусов. Советские танкисты определили тип немецких самолетов, участвовавших в налетах, как Ju-87 и Bf-110, вооруженных противотанковыми пушками. На самом деле основную роль в сдерживании советского удара сыграли экипажи противотанковых самолетов Hs-129, принадлежавших специальным противотанковым отрядам 4. и 8.(Pz)/SchG1, 4.(Pz)/SchG2, а также Pz.Jg.St./JG51. Отметив в ходе 53 самолето-вылетов потерю всего двух «хеншелей», командование 8-го авиакорпуса посчитало уничтоженными не менее 84 советских танков, из которых, как отмечает дневник боевых действий соединения, 11 сгорело. Кроме того, 21 танк числился поврежденным. По мнению пилотов «хеншелей», установленная на самолете 30-мм пушка МК101 хорошо зарекомендовала себя в борьбе с бронированными целями.
Генерал Плохер отмечает высокий уровень организации боевой работы соединения Бруно Мейера. В каждый момент времени над полем боя находилась одна из эскадрилий, тогда как другая в это время на аэродроме пополняла боекомплект и заправлялась горючим. Две другие эскадрильи в это время были в воздухе, направляясь к району сражения или находясь на пути к своему аэродрому. Поддержку противотанковым отрядам оказали также пилоты «штук» и «фокке-вульфов» из состава SchG1. Последние особенно широко применяли осколочные бомбы, заставляя залечь советскую пехоту и оставляя тем самым танки наедине с мощной противотанковой обороной эсэсовских дивизий.
Жестокий отпор получили части 2-го танкового корпуса, наносившие контрудар из района западнее и юго-западнее совхоза «Комсомолец». Как мы уже отмечали, наиболее мощное соединение на этом участке — 10-й танковый корпус — в течение дня в наступление так и не перешло, а наступавший южнее 2-й танковый корпус понес значительные потери от артиллерийского огня и налетов немецкой авиации. Запоздав с контрударом до 13:20, некоторые части 2-го танкового корпуса уже в процессе выхода на исходные позиции подверглись массированным ударам немецкой авиации. Особенно пострадал 15-й гвардейский танковый полк, 11 танков «Черчилль» которого в 2 километрах западнее Сторожевое были атакованы большим количеством немецких бомбардировщиков. При этом два танка сгорели от прямых попаданий, а еще две машины получили повреждения. Из строя выбыл командир полка, получивший ранение. Тем не менее к 15:00 сопротивление противника удалось сломить, и танкисты под непрерывным артиллерийским и минометным огнем противника начали развивать наступление в направлении высот 255,9 и 243,0.
Как отмечают документы корпуса: