Прибывшие на обояньское направление резервы. Воронежского фронта концентрировались преимущественно на пути продвижения немцев на север. Здесь были собраны в два эшелона бригады 10-го танкового корпуса, вновь прибывшая 32-я истребительно-противотанковая бригада (38 76-мм и 20 45-мм орудий). Немецкое командование, напротив, пока решило отложить планы прорыва в направлении Обояни. Гот поставил XXXXVIII корпусу задачу на 10 июля — разгромить группировку русских в излучине Пены.
Количество боеспособных танков в корпусе Кнобельсдорфа неуклонно снижалось. На 23.30 9 июля он имел в своем составе 155 танков и 23 штурмовых орудия. Это заставило собрать бронетехнику «Великой Германии» в один кулак. Атаку должна была начинать пехота, наносившая удар на север и северо-запад, а затем танковая бригада дивизии должна была перейти в наступление в западном направлении. Атака на север, с одной стороны, прикрывала фланг основной ударной группировки, с другой — дезориентировала советское командование относительно действительного направления главного удара. Также на направление главного удара корпуса перегруппировывалась 3-я танковая дивизия. К концу дня 10 июля немцам удалось вклиниться на глубину около 7 км в западном направлении. Тем самым позиции 6-го танкового корпуса армии Катукова оказались глубоко охвачены с флангов. Однако вместе с тем немецкие маневры выглядели так, словно они хотят обойти с запада плотный заслон на обояньском направлении. Поэтому ни позиции 10-го танкового корпуса, ни позиции 32-й истребительно-противотанковой бригады не были изменены. Они по-прежнему преграждали путь немцам на север и северо-запад.
Добившись 10 июля вклинения в построение 1-й танковой армии, немцы могли нанести свой очередной удар. На этот раз в противоположном от поставленных планом операции «Цитадель» направлении. К утру 11 июля в излучине р. Пены оборонялись части 6-го танкового корпуса, 3-го механизированного корпуса и 90-й гв. стрелковой дивизии общей численностью 7,6 тыс. человек. В составе группировки был 51 Т-34, 22 Т-70 и 4 Т-60. Общее руководство войсками в этом районе было возложено на А.Л. Гетмана. Немецкая атака началась уже в 5.00 11 июля. Через пять часов наступления на юг ударная группа «Великой Германии» вышла в тыл советским частям в излучине Пены. Между 11.00 и 12.00 их оборона была разделена на несколько изолированных очагов сопротивления. В этих условиях А.Л. Гетман дал приказ на отход. Частично бригадам корпуса удалось пробиться к своим. Бои с окруженными частями шли до самого вечера. По немецким данным, им удалось взять 4,8 тыс. человек пленных, захватить 173 танка, 18 орудий, 74 противотанковые пушки и другое вооружение. Количество захваченных танков говорит о том, что были подсчитаны подбитые в предыдущих боях машины, собранные для ремонта. Окружение в излучине Пены стало последним успехом XXXXVIII танкового корпуса в сражении на Курской дуге.
В то время как 1-я танковая армия переживала серьезный кризис с окружением на Пене, на прохоровском направлении шла борьба за третий оборонительный рубеж. Вечером 9 июля Г. Готом был направлен в войска приказ № 5, в котором, в частности, говорилось: «2-й тк СС атакует противника юго-западнее Прохоровки и теснит его на восток. Он овладевает высотами по обе стороны р. Псёл северо-западнее Прохоровки». Для решения поставленной задачи эсэсовцы использовали тот же метод, что и соединения корпуса Кнобельсдорфа — сосредоточение усилий на узком участке. Прорывая фронт узким клином с последующим прорывом в тыл обороняющимся на прохоровском направлении частям 183-й стрелковой дивизии, 10 июля «Лейб-штандарту» удалось занять «Комсомолец». Дальнейшее продвижение было остановлено танками 2-го танкового корпуса. В свою очередь частям «Мертвой головы» удалось к вечеру 10 июля после кровопролитной борьбы захватить небольшой плацдарм на северном берегу Псёла.