1943年2月2日，斯大林格勒被围德军全部投降，苏联红军士气高昂，一些人提出应该乘胜主动出击，发起反攻，斯大林也倾向这种主张。但朱可夫、华西列夫斯基等人反对，建议采取积极防御、待大量消耗德军有生力量以后再发起反攻的策略（这也许会让人想起足球比赛的“防守反击”）。经过多次讨论，斯大林终于在4月12日会议上采纳了两人的意见。每年苏联都要发布“五一节”口号，1943年的口号便号召红军战士：
红军战士们！千百万在德国法西斯压迫下处于水深火热之中的苏维埃同胞正期待你们去解放他们。向西前进，解放苏维埃祖国的国土！
德国方面，虽然在斯大林格勒遭受二战开始以来最大损失，但希特勒确信“西线无战事”的形势在1943年仍将持续，决定在苏联战场发动新的进攻，实施曼施坦因制定的“堡垒行动”。原来，斯大林格勒战役胜利结束后苏军大举反攻，收复不少失地，战线随之拉长，在俄罗斯西南部形成一个南北宽约200公里、向西突出约150公里的“库尔斯克弧形地带”，内有苏联两个方面军，中央方面军和沃罗涅日方面军。曼施坦因认为这是个有利战机，提出一个从南北两翼发动钳形攻势，截断弧形地带内苏军的后路，将其包围歼灭的计划。这个提议得到德军总参谋长库尔特·蔡茨勒将军（Kurt Zeitzler，1895—1963）和中央集群司令克鲁格元帅的支持，但这时担任德国装甲部队总监的古德里安和按计划担负北翼主攻任务的第9集团军司令奥托·莫德尔上将（Otto Moritz Walter Model，1891—1945）都反对，因为在苏联战场已经损失了太多兵员，而且都是德军精锐。从1943年1月起，德国不得不把征召入伍的年龄提高到50岁，新补充的兵员训练不足，更谈不上有作战经验，古德里安在3月9日的一份报告中便说：“可惜我们现在连一个有充分战斗力的师也没有了。”兵员之外，这个大战役还需要投入大量坦克，缺口也很大。德军原有的两种中型坦克Panzer III（重23吨，装备口径50或75毫米的火炮）和Panzer IV（25吨，装备75毫米火炮）已经证明不是苏军T-34中型坦克的对手，为对付T-34专门研制的“豹式”坦克（Panther，即Panzer V。名为中型坦克，实际上重45吨，已经相当于苏军重型坦克，但火炮仍然为75毫米）和“虎式”坦克（Tiger，即Panzer VI。重57-63吨，火炮88毫米），总体性能与T-34相比仍然逊色，而且每月产量分别只达到50辆和25辆，满足不了前线的需要。苏军T-34中型坦克重26吨，起初装备76毫米火炮，后来改装85毫米火炮，所以它的两种基本型号分别称T34/76和T-34/85。T-34/85的速度和机动性大大优于德军“虎式”坦克，火力则与之接近。
对于曼施坦因的计划，希特勒也曾一度犹豫，但最后还是采纳了，4月15日（只比苏联决定实行“防守反击”策略晚3天）签署命令，决定“只要气候条件许可，就实施堡垒攻势——今年的第一个攻势。这一攻势具有决定性的意义，……必须取得迅速而全面的胜利。这一攻势必须把今年春夏的主动权交到我们手中。”他这样决定，是因为一年多来屡遭挫折已经使他原来那种狂妄、不可一世的心态发生很大变化，现在剩下的是一种赌徒心理，他太需要一场胜利来挽回自己的威信，也恢复德军士气、振奋德国民心。然而，尽管已经决定了，在5月举行的一次军事会议上莫德尔仍持异议，拿出一沓侦察机拍摄的相片，清楚显示在德军计划进攻路线上苏军已经构筑了大量防御工事。他再次提出应该放弃“堡垒行动”，希特勒也再次犹豫，但由于曼施坦因等人坚持，最后还是决定付诸实施。
当然，真要做好大战准备，对于已经元气大伤的德军并非易事。春季到来，地面解冻，适于作战、尤其是适于装甲部队作战以后，整个五月，并没有没发动进攻。整个六月，还是没有动静。这时，沃罗涅日方面军司令员瓦图京将军有点沉不住气了，给总参谋长华西列夫斯基打电话敦促主动发起进攻：
亚历山大·米哈伊洛维奇，咱们会睡过头、会错过时机的。敌人不进攻，转眼秋天就到，咱们的计划就落空了。别再坐等了，还是主动进攻吧，我们的力量是足够的。
按照曼施坦因制订的计划，“堡垒行动”由德军两个集群实施。北翼克鲁格元帅指挥的中央集群向南进攻，担任主攻任务的是莫德尔将军指挥的第9集团军。一说它由22个师组成，其中有7个坦克师、1个坦克掷弹兵师（Panzergrenadierdivision，一种由步兵和坦克配合作战的部队），另一资料则说由21个德国师、3个匈牙利师组成，共33.5万人。协助它的是瓦尔特-奧托·怀斯（Walter-Otto Weiß，1890—1967）上将指挥的第2集团军，由7个步兵师和2个坦克师组成，9.7万人。南翼曼施坦因自己指挥的南集群向北进攻，担任主攻任务的是霍特将军指挥的第4坦克集团军。一说该集团军由19个师组成，其中9个是坦克师或坦克掷弹兵师，另有瓦尔特·内林将军（Waltber Nehring，1892—1983）指挥的第24坦克军（由1个坦克师和1个装甲掷弹兵师组成）作为预备队，总数21个师。另一资料则说它由第52步兵军、第48装甲军和第2党卫队装甲军组成，共22.4万人。此外还有一个由维尔纳·肯普夫将军（Werner Kempf，1886—1964）指挥的“肯普夫集团”（Army Detachment Kempf），10个师，12.6万人，向东北方向进攻，阻击苏联沃罗涅日方面军后方援军。
地面部队之外，还配备了强大的空军，北翼进攻由李希霍芬指挥的德国空军第4集团军配合，南翼进攻由罗伯特·冯·格莱姆（Robert Ritter von Greim，1892—1945）指挥的德国空军第6集团军配合，动用的飞机总数超过2,000架（有资料说2,110架）。
1943年7月，德军“堡垒行动”进攻示意图
按照总参谋部制订的方案，苏军也做了充分准备。值得注意的是，在瑞士的“红色小乐队”（Rote Kapelle）成员，这时也发来德军“堡垒行动”情报，对苏军制订方案很有帮助。
在库尔斯克弧形地带北部，罗科索夫斯基指挥的中央方面军负责防御德军北翼莫德尔第9集团军的进攻，与之配合的是谢尔盖·鲁登科（1904—1990）指挥的空军第16集团军。在其东北由马基恩·波波夫（1902—1969）指挥的布良斯克方面军和在其北面由瓦西里·索科洛夫斯基（1897—1968）指挥的西方方面军，协助中央方面军防御并准备发动代号“库图佐夫行动”（Операция Кутузов）的反攻，收复库尔斯克北面奥廖尔州首府奥廖尔（Орёл）及其周围地区。与布良斯克方面军配合的是尼古拉·纳乌门科（1901—1967）指挥的空军第15集团军，与西方方面军配合的是米哈伊尔·格洛莫夫（1899—1985）指挥的空军第1集团军。
在弧形地带南部，以瓦图京指挥的沃罗涅日方面军防御德军南翼霍特第4坦克集团军的进攻，在其后方（东面）部署了科涅夫指挥的草原方面军作为战役总预备队，主要用于发起反攻，如果出现意外情况也可用以支援沃罗涅日方面军。与沃罗涅日方面军配合的是斯捷潘·克拉索夫斯基（1897—1983）指挥的空军第2集团军，与草原方面军配合的是谢尔盖·戈留诺夫（1899-1967）指挥的空军第5集团军。
为了领导和协调敌后日益壮大的游击队行动，一年前（1942年5月30日）便建立了由潘特雷蒙·波诺马连科中将（1902—1984）任参谋长的游击运动总参谋部，下设白俄罗斯、乌克兰等地区参谋部。这时也受命破坏德军后方交通线，阻断其后勤补给，搜集情报，抓“舌头”。
7月5日，等待已久的德军进攻终于到来。但在这之前，7月2日凌晨，苏军总参谋部已经接到侦查部门报告，说就在最近几天，至迟不超过7月6日，德军会在库尔斯克地区发动进攻。华西列夫斯基立即将这个情况报告了斯大林，当天夜里得到最高统帅批准，给各方面军下达了准备作战的命令，华西列夫斯基自己且立即乘飞机赶到沃罗涅日方面军指挥部。整个战役期间他一直在南翼负责协调沃罗涅日方面军和草原方面军的行动，朱可夫则在北翼协调中央方面军、布良斯克方面军和西方方面军的行动。
美国拍摄的《二战中的指挥官》，把库尔斯克战役说成曼施坦因与朱可夫的对决，显然不符合史实。
在北翼，7月4日有几个德军士兵向苏联中央方面军投诚，说德军将于第二天发起进攻。这天南冀德军进行了一次试探性侦査，被俘的一名德军士兵透露了同样信息。于是苏军决定在德军发动进攻之前率先实施炮火打击，根据此前经验判断德军发起进攻的时间可能会在凌晨3：00，时间定在凌晨2：30。事后发觉这个时间早了一点，德军步兵、坦克都还在掩蔽部里没有进入出发阵地。如果稍晚一点，比如推迟半个小时，效果当会更好。尽管这样，还是打乱了德军原来的计划，进攻推迟到早上6点才开始。而且他们明白，进攻已毫无突然性可言，等待他们的是已经做好充分准备的苏军。
曼施坦因制订计划所持仍然是“闪电战”思维，要求两翼德军在4天内完成南北夹击任务，把弧形地带里的苏军包围起来。但是，两翼德军进攻都严重受阻，进展缓慢。9日北翼莫德尔发动最后一次进攻，仍然受挫，10日被迫转入防御。12日苏军开始反攻，布良斯克方面军和西方方面军野按原定计划实施“库图佐夫行动”，很快收复了奥廖尔地区，紧接着（8月7日）又发动第二次斯摩棱斯克战役。南翼德军一周之后（12日）也才进展到普罗霍罗夫卡，在那里与苏军展开激战，但直到16日也没能再前进一步。形势不妙，17日希特勒下令撤退。苏军随即发起反攻，不但完全“拉平”了“弧线”，整个战线往西推进了大约150公里，还于8月12日发动第四次哈尔科夫战役，23日收复哈尔科夫。
就在库尔斯克北翼德军被迫停止进攻的7月10日，英美军队在意大利西西里岛登陆。这无疑是个好时机，因为库尔斯克战事正酣，希特勒注意力全集中在那里。17日他下令南翼德军撤退，有人说那是要抽调兵力去支援西西里岛，但这个说法显然存在疑点。两地相距遥远远水焉能救近火？撤下来的德军都已受重创，能堪挽救西西里战局之大用？
8月5日莫斯科鸣放礼炮庆祝北翼红军收复奥廖尔、南翼红军收复别尔哥罗德，这是卫国战争开始后第一次为庆祝胜利鸣放礼炮，此后历次重大胜利就都以这种方式庆祝。
库尔斯克战役以坦克大战闻名，尽管不同研究者得出的数字颇有出入，但双方参战坦克加在一起大概都超过万辆。美国军事史家戴维·格兰茨（David M. Glantz，1942—）得出的数字是苏军坦克7,360辆，德军坦克3,243辆，双方之比约为2.3:1。德国军事史家卡尔-海因茨·弗里舍（Karl-Heinz Frieser，1949—）的数字则为苏军坦克8,200辆，德军坦克2,699辆，双方之比约为3:1。其中普罗霍罗夫卡之战双方出动坦克上千辆，被认为是历史上规模最大的坦克战。后来西方一些研究者说没有那么大，德军大概只有200辆，苏军只有400辆。普罗霍罗夫卡是库尔斯克-别尔哥罗德铁路线上一个小站，600辆坦克也够可观的了。
库尔斯克战役南线作战过程示意图
库尔斯克战役苏军在查看一辆被击毁的德军“豹式”坦克
此役双方损失都不小，但损失数字各说不一，相差颇大，可以参考的是各方有关报告。南翼德军由瓦尔特·霍恩莱将军（Walter Hörnlein，1893—1961）指挥的“大德意志坦克掷弹兵师”进攻开始时有118辆坦克，经过5天作战还能使用的就只剩下3辆“虎式”、6辆“豹式”以及11辆中型坦克。冠以“大德意志”头衔的部队在德军中高人一等，兵员和武器配备都享有优先权，堡垒行动之前（1943年5月）这个师刚得到“虎式”坦克和装甲运兵车的补充，它和保罗·豪塞尔上将（Paul Hausser，1880—1972）指挥的武装党卫队第2坦克军是南翼担负主攻任务的主力，但由于到7月10日只剩下20辆还能作战的坦克，它未能参加7月12日开始的普罗霍罗夫卡战斗。
应该注意的是，德军损失的坦克除战斗中被击毁的以外，不少是被击伤或者发生各种故障不能使用的。例如南翼由海因里希·冯·克诺伯斯多夫将军（Heinrich Otto Ernst von Knobelsdorff，1886—1966）指挥的德军第49坦克军，7月5日发起进攻时有200辆坦克，战役结束损失了162辆，其中被击毁31辆，被击伤或因故障必须修理的131辆，还能使用的只剩下38辆。德军等待修理的坦克撤退时大多没能带走，而苏军被击伤的坦克后来很多都修复后再次出现在战场上。
除了武器装备的损失，德军兵员、包括高级军官的损失也不可忽视。一个当时引起震动的例子是第6坦克师师长瓦尔特·冯·胡讷斯多夫少将（Walther von Hünersdorff，1898—1943）的阵亡。该师隶属“肯普夫集团”第3坦克军，建于1939年10月18日，首任师长就是维尔纳·肯普夫。7月13日早上，胡讷斯多夫在战斗中受伤，午后又第二次受伤，次日被送往哈尔科夫抢救，但因伤势太重17日不治身亡。他的妻子是一名红十字会护士，当时正在哈尔科夫，目睹了丈夫的死亡。葬礼极其隆重，曼施坦因元帅、霍特将军、第6坦克师前任师长艾哈德·劳斯将军（Erhard Raus，1889—1956）等多名高级将领参加，接着他又被追授中将军衔。
在哈尔科夫举行的胡讷斯多夬告别仪式，前排左起第六人（着护士服、手持花环者）是他的妻子，右起第五人（手持元帅权杖者）是曼施坦因，第四人是霤特。
库尔斯克战役失利后希特勒怪罪德军将领作战不力，1943年11月撤了霍特的职，让他改服预备役。其实从入侵波兰、到法国战役、再到苏联战场，霍特和古德里安都是德国两个最重要的坦克将军。他被撤职后第4坦克集团军司令一职由劳斯接任。
“二战”期间，德军两个最重要的坦克将军：古德里安（左）和霍特（右），摄于1941年。
库尔斯克战役又是双方军事力量对比的一个转折点，尤其体现在装甲部队和空军上。图哈切夫斯基不但主张把红军建设成一支正规化军队，而且看到科学技术进步和工业发展对军事的影响，主张发展空军和装甲兵。内战结束不久，苏联就和魏玛德国（注意：不是纳粹德国）在发展空军和坦克兵上有过对双方都有利的合作。图哈切夫斯基等人还赞成不幸早逝（同于1931年7月12日一次空难中丧生）的苏联军事理论家弗拉基米尔·特里安达菲洛夫和康斯坦丁·卡里诺夫斯基（1897—1931）的“纵深作战”理论，早在1930年就组建了有110辆坦克的坦克团，1932年又建成世界上第一个有超过500辆坦克的机械化军。在组建独立坦克部队，而不是把坦克仅仅当作辅助步兵、骑兵的武器这一点上，苏联红军是与德军“同步”、甚至起步更早的。到1936年，红军已经有4个机械化军、6个独立机械化旅、6个独立坦克团、15个配属于骑兵师的坦克团，还有相当数量坦克营和坦克连。但在图哈切夫斯基等高级将领被“清洗”之后，1939年11月改变做法，解散了独立的坦克部队，把他们分散到步兵部队中去，直到1940年末才重新把坦克力量集中起来。
在“二战”战争史上，库尔斯克战役不啻一场重量级的“拳王争霸战”。此后德军参战坦克部队虽然不同程度得到恢复，但已经风光不再。一个突出例子便是前面提到过的“大德意志坦克掷弹兵师”，作为力量还比较强的部队，后来它“哪里需要到哪里去”，转战乌克兰、罗马尼亚、摩尔多瓦、东普鲁士等地，得到“救火队”（Feuerwehr）的“美誉”，但已经不再是“铁拳”。1945年3月，它只剩下约4,000人，4月25日在东普鲁士港口皮劳（Pillau，现在俄罗斯加里宁格勒州Балтийск，波罗的斯克）被苏军全歼，只有几百人逃出向英军投降。与之相反，红军坦克部队则越战越勇，成为此后历次重大战役的“铁拳”和“尖刀”。
和装甲部队一样，空军也是苏联和魏玛德国军事合作的主要内容，而且在1936—1939年西班牙内战中所起作用比装甲部队还重要。两国主要空军将领都是在那个战场取得实战经验成长起来的，作战飞机也是在那里接受检验，改进发展起来的。不同的是苏联许多空军将领都在第二次“大清洗”中罹难，有幸没被“清洗”的很少，其中应该一提的是谢尔盖·格里泽维茨（1909—1939）。他曾作为苏联志愿航空队成员来华，在武汉上空一次空战中击落日机2或3架（全队共击落日机21架）。接着转往西班牙，到年底便取得击落敌机30架（另有7架未能确证）的骄人战绩，1939年2月22日第一次获授苏联英雄。5月他被派往诺门罕战役前线，击落日机12架，8月29日第二次获授苏联英雄。不幸的是9月16日他的飞机正准备起飞时被另一架开始滑行的飞机撞上，致使他伤重身亡。
由于许多参加过西班牙内战的苏联空军飞行员被清洗，也由于战争最初几天就遭受重大损失，苏联不得不大量培训新飞行员，仅1942年就培训了13,383名飞行员。但培训时间都很短，战斗机飞行员只有13~15小时，轰炸机飞行员15小时，就连难度最大的俯冲轰炸机飞行员也只有18个小时，这和德国空军飞行员的训练完全不能相比。为了应急，苏联飞行员训练并不使用教练机，直接就用他们作战将要驾驶的飞机，而那就导致训练中事故频发，有资料说到1943年夏天为止训练中出事故损失的飞机竟达10,600架。库尔斯克战役之前，苏联空军轰炸机和攻击机（俯冲轰炸机）飞行员中具有作战经验的只占7%。
三次获授“苏联英雄”称号的苏联空军王牌飞行员伊凡·阔日杜布
“二战苏联”（以及所有同盟国）战绩最佳的王牌飞行员伊凡·阔日杜布（1920—1991），也是德国入侵后才从航校毕业的，而且留校做了两年教官，1943年才到作战部队。第一次空战胜利就是在库尔斯克战役中取得的，7月6日击落一架德军“斯图卡”俯冲轰炸机。10天后空战胜利记录就达到8架，他的总战绩是64架，其中包括1架Me 262喷气式战斗机。阔日杜布后来参加过朝鲜战争，并且击落2架美国P-51“野马式”战斗机（Mustang）。那是二战期间美国空军在太平洋战场和欧洲战场为轰炸机护航使用最多的一种战斗机，朝鲜战争仍继续使用。
飞行员情况如此，指挥官的情况也不容乐观，1941年苏联空军司令员雷恰戈夫被“清洗”，接替他的巴维尔·日加列夫（1900—1963）没有参加过西班牙内战，虽然来华做过志愿航空队负责人，但并无实战经验。1942年1月8日至4月30日第一次勒热夫-维亚玆马战役空军出现重大失误，他被解除职务调往远东，此后没有再参加对德作战。1945年苏联出兵东北，他才再次参战。接任者是列宁格勒方面军空军司令员亚历山大·诺维科夫（1900—1976），1941年6月25日至30日他指挥方面军空军与德国空军交战，使德军损失130架飞机。他还把无线电技术运用到空战联络、指挥、协调中来，对提高空军战斗力起了显著作用。7月，北方方面军、西北方面军和波罗的海舰队的空军也交由他指挥。1942年2月升任空军第一副司令员，4月11日接替日加列夫担任苏联空军司令员，直到战争结束。
在诺维科夫领导下苏联空军得以很快重建，斯大林格勒战役期间击毁德军飞机1,200架，对全歼德军做出重要贡献。接着在罗斯托夫以南库班地区又让德军损失1,100架飞机。库尔斯克战役苏联空军投入5个集团军，战斗力都不弱。其中最突出的是空军第5集团军，这支部队总共产生了139名苏联英雄，是苏军获此荣誉最多的部队之一。而且有2人三次获此殊荣，16人两次获此殊荣。
库尔斯克战役以坦克大战闻名，但要注意，双方都有许多坦克是被对方俯冲轰炸机击毁的。因而双方战斗机都有两重任务，一是攻击对方俯冲轰炸机，二是为己方俯冲轰炸机护航，在这个过程中自然也免不了要与对方战斗机交战。阔日杜布击落的第一架德机就是俯冲轰炸机Ju 87，而到1944年6月1日为止，他击落的40架德机里Ju 87占了19架。当然击落最多的还是德军战斗机，1944年6月以前主要是梅塞斯密特Bf 109，以后主要是俗称“百舌鸟”的福克-沃尔夫Fw 190（Focke-Wulf Fw 190 Würger），二者都是“二战”期间德国最优秀的战斗机，到1945年3月为止Bf 109共生产了33,984架，Fw 19也生产了超过20,000架，其中约6,000架是对地攻击型。
大量使用对地攻击机、亦即俯冲轰炸机是二战、尤其是苏联战场一大特点。原来，炸弹落下轨迹要受投弹高度、飞机飞行速度以及风速、风向的影响，“平飞轰炸”很难准确命中目标，第一次世界大战期间出现了俯冲轰炸技术。其“发明权”属于英国空军，但把它发展到极致，应用最广泛、最成功的却是纳粹德国，这与前面提到曾经负责德国军用飞机生产的恩斯特·乌德特有关。西班牙内战期间使用的型号Ju 87 Α配备三挺7.92毫米机枪，最多能携带250公斤炸弹。后来对法国、英国作战使用的Ju 87 B，机枪配置不变，但增加了携弹量。在苏联战场大量使用的Ju 87 D型是生产最多的型号（从1942年春到1944年生产了约3,300架），两挺7.92毫米机枪换成两门20毫米机关炮，机身下携带1枚500公斤或1,000公斤炸弹，两翼各携带4枚50或70公斤炸弹。为了对付T-34等德军坦克难以对付的苏军坦克，1943年又改进出“斯图卡”最后一个型号Ju 87 G，以两挺37毫米机关炮作为攻击武器，不带炸弹，因而得到“炮鸟”（Kammenvogel）和“坦克碾手”（Panzerknacker）的诨名。
卫国战争初期苏联使用的对地攻击机是佩特利亚科夫佩-2型，昵称“佩什卡”。那是一种双引擎三座（飞行员、机枪手、投弹手）俯冲轰炸机，配备4挺7.62毫米机关枪，携弹1,600公斤。让人惊讶的是它有很好的自卫能力，多有击落向它发起攻击的德军战斗机的记录。苏联另一种更好的攻击机是伊柳申伊尔-2型，昵称“伊柳莎”，德军则给它起了“屠夫”、“黑死神”等诨名，这是因为它攻击力强大，自卫能力也不弱，除完成对地攻击任务外，还不乏空战中击落德军战斗机的记录。除2挺7.62毫米机关枪、2门23毫米机关炮外，后舱还装备1门12.7毫米可操控重机关枪，携带炸弹600公斤，或8枚82毫米火箭弹，或4枚132毫米火箭弹，某些型号更装备1门40毫米钨弹头反坦克炮。机身不是用铝材、而是用钢材和木材制成，并且对驾驶舱、引擎、油箱等要害部位用装甲保护，装甲重量占到飞机总重的15%，所以一些人称它“飞行坦克”。它非常结实，曾经有带600个弹痕仍然安全返航的记录。
遗憾的是，伊尔-2虽然早在1940年就研制出来了，但在纳粹德国入侵前只生产了249架。后因工厂搬迁，两个月后才开始生产，产量上不去，影响到前线的使用。为此斯大林专门给生产负责人打电报提出严厉批评。
你们辜负了国家和红军的希望，至今没有生产出Ил-2来。红军现在需要它，就像需要空气呼吸，需要面包吃。……我要求你们生产出更多的Ил-2。这是我的最后警告。
在斯大林亲自督促下，有关人员想尽办法，伊尔-2的生产不久便进入“快车道”。1942年古比雪夫的两家工厂共生产出6,933架，莫斯科的一家工厂生产出1,053架，就连德军包围中的列宁格勒也生产了243架，总数达到8,229架。1943年夏库尔斯克战役苏联空军大量使用伊尔-2，就因为有这样雄厚的军工生产作后盾。该役伊尔-2大显威风，7月7日，20分钟时间里就有德国第9坦克师70辆坦克被它击毁在伊尔-2飞行员中，“二战”期间涌现出129名苏联英雄，而且其中26人两次获该殊荣，还有3人多年以后因当年的战功获授“俄罗斯联邦英雄”。特别值得一提的是其中还有女飞行员，例如，1944年获授苏联英雄称号的安娜·叶戈诺娃（1916—2009），1993年10月1日获授俄罗斯联邦英雄称号的莉迪亚·舒莱金娜（1915—1995）。
7月5日德军发动进攻，库尔斯克战役拉开序幕，12日北翼苏军就开始反攻，接着南翼苏军也发动反攻，攻防转换之快是历次重大战役所没有的。17日希特勒下令德军撤退，更不寻常，此前都是前线指挥官为避免伤亡过重下令撤退，遭到他严厉斥责，不少人且因此被撤换。对于元首这个命令曼施坦因曾提出抗议，认为只要再坚持一下就有希望取得胜利，后来颇有一些人为他鸣不平，其实在这一点上正确的恰恰不是他而是希特勒。如果再坚持下去，那将不是取得胜利而是损失更大。
其实，曼施坦因提出并制订“堡垒行动”计划本身就是一个重大错误，就连稍具普通军事常识的人，只要还能正常思维，都能看出他的计划是根本不可能实现的。对他的建议和计划一再表示反对的古德里安、莫德尔都知道这时的苏军已经不是战争开始时的苏军，德军也已经不是那时的德军，他也不可能不知道。“知己知彼”而仍然犯这样的错误，说明这时他已经和他的“元首”一样，持有的是一种赌徒心态。他还在做1939年突然袭击波兰、1941年“巴巴罗萨行动”的美梦，企图重演“闪电战”的奇迹，而那显然是不可能做到的。当年在兵员素质、军事指挥水平、武器装备等所有方面都占绝对优势的情况下仍然不敢掉以轻心，仍然要以多胜少，在数量上明显超过对手，现在这些优势都已经很微弱甚至不复存在，反而想以少胜多，岂非痴人说梦？按照格兰茨的资料，此役坦克数量苏军是德军的2.3倍，兵力苏军是德军的2.7倍；按照弗里舍的资料，坦克数量苏军是德军的3倍，兵力苏军是德军的3.2倍，火炮苏军是德军的5倍。西方许多人对曼施坦因推崇备至，说他不仅是德国最伟大的将军之一，也是世界最伟大的将军之一。对不对？从库尔斯克战役当可得到答案。
8月5日北翼苏军收复奥廖尔，南翼苏军收复别尔戈罗德，标志着库尔斯克战役胜利结束，为期刚好一个月。23日收复哈尔科夫，随之在乌克兰发起全线反攻，瓦图京指挥的沃罗涅日方面军和科涅夫指挥的草原方面军攻向第聂伯河中游，马林诺夫斯基指挥的西南方面军和费多尔·托尔布欣（1894—1949）指挥的南方方面军攻向第聂伯河下游和克里米亚半岛。包括沃罗涅日方面军和中央方面军在内，全线苏军能够迅速发起新的进攻并取得进展，对库尔斯克战役他们损失情况也是一个清楚说明。
8月12日希特勒发布“元首第10号命令”，要求“立即构筑东部壁垒”，即“美洲豹-沃旦防线”（Panther-Wotandefence Line），那是一条北起波罗的海、南到黑海的防线。发布这个命令，说明他清楚知道战争主动权已经不在自己手里，现在还能做的就是全线防守。但也说明他很糊涂，法国战役胜利后他参观过马其诺防线，仓促构筑的“东部壁垒”能与其相比吗？而且那命令完全不具可行性，构筑那样的“壁垒”需要投入多少人力、物力、财力，需要多少时间？从9月8日起，德军北集群投入约5万人构筑工事，大约修筑了800个碉堡、180公里铁丝网、超过30公里防坦克壕，但其他地段还没来得及动工苏军就打来了。
8月13日，也就是“元首第10号命令”发布的第二天，红军西南方面军发动“顿巴斯行动”，对手是德军重新组建的第6集团军和有其名而无其实第1坦克集团军（组成它的三个军都各由3个步兵师组成，只配备少量型号比较老的Panzer IV型坦克）。紧接着，8月18日，南方方面军发起进攻。9月5日收复顿巴斯主要城市、也是乌克兰第四大城市顿涅茨克，德军退守第聂伯河。第聂伯河发源于俄罗斯，经白俄罗斯进入乌克兰，流入黑海，全长2,285公里，1,095公里在乌克兰境内，大体上把乌克兰一分为二。乌克兰首都、第一大城市基辅，第三大城市第聂伯罗彼得罗夫斯克，第五大城市扎波罗热都在这条河上。10月10日西南方面军开始进攻扎波罗热，14日德军便放弃了这个重要“桥头堡”，撤往第聂伯河西岸。
10月20日沃罗涅日方面军改建为乌克兰第1方面军，草原方面军改建为乌克兰第2方面军，西南方面军改建为乌克兰第3方面军，南方方面军改建为乌克兰第4方面军。25日，苏军收复第聂伯罗彼得罗夫斯克。11月3日苏军开始进攻基辅，5日巴维尔·雷巴尔科（1892—1948）指挥的红军第3坦克近卫集团军就行进在基辅大街上。第二天早晨6点50分基辅全城解放，上午9时朱可夫和苏军其他将领出现在市中心欢庆解放的基辅市民中。值得注意的是，卢德维克·斯沃博达（Ludvík Svoboda，1895—1979）领导的捷克第1独立旅参加了这次战斗，并且是最先攻入基辅市区的部队之一，还只付出很轻代价：3,348名官兵中战死或失踪的只有33人、受伤的82人，显然德军已无力作顽强的抵抗。至此，第聂伯河以东乌克兰国土已经基本上被收复，仍然被德军占领的只剩下克里米亚半岛。
从1943年11月起，南线主要战场转到了第聂伯河以西。经过乌克兰第1方面军发动的日托米尔-别尔第切夫战役1943年12月24日—1944年1月14日）和罗夫诺-卢茨克战役（1944年1月27日—2月11日），乌克兰第2方面军发动的基洛夫格勒战役（1944年1月5—16日）和科尔孙-舍甫琴柯战役（1944年1月24日—2月16日），乌克兰第3和第4方面军联合发动的尼科波尔-克里沃洛格战役（1944年1月30日至2月29日），乌克兰第1和第2方面军联合发动的普洛斯库洛夫-切尔诺夫茨克战役（1944年3月4日—4月17日）和乌曼-博托善战役（1944年3月5日—4月17日），乌克兰第3方面军发动的敖德萨战役（1944年3月26日—4月14日），最后是乌克兰第4方面军发动的克里米亚战役（1944年4月8日—5月12日），到1944年春天，除最西边的利沃夫地区外，乌克兰全境都已解放，德军撤退到罗马尼亚和波兰。不幸的是在此期间（1944年2月29日）瓦图京在前线遭“乌克兰起义军”伏击，伤重不治于4月15日去世，乌克兰第1方面军司令员由朱可夫代理。
在此期间，1944年1月27日，德军对列宁格勒长达872天的包围也被彻底打破。
乌克兰国土面积超过60万平方公里，在欧洲仅次于俄罗斯，比居第三位的法国还大近5万平方公里，解放乌克兰，可不是一件小事。更值得注意的是，这些战役德军都大量被歼灭。这些战役也都是斯大林在他“左膀右臂”协助下指挥的，朱可夫负责协调乌克兰第1、第2方面军的行动，华西列夫斯基负责协调乌克兰第3、第4方面军的行动，两人每天都要定时向大本营报告战事进行情况，有紧急情况则需立即报告。乌克兰战役开始时华西列夫斯基就曾因没有及时报告受到斯大林警告：
8月16日是西南方面军（您就是大本营派到那里的代表）实施重要战役的第一天。这次您又忘记了自己对大本营所负的责任，没有给大本营送来报告。
我最后一次警告您，如果您再一次忘记对大本营的责任，您将被解除总参谋长职务并被从前线召回。斯大林。
俄语你（ты）、您（вы）有别，这份电报口气虽然客气，批评却很严厉。从这件事，可以看出这时的苏联建立了一个怎样的指挥系统，这个指挥系统又是如何工作的。与此形成鲜明对照的是，这时希特勒与高级将领之间、高级将领相互之间，屡屡发出埋怨、指责的不和谐音。曼施坦因更提出要设置东线、也就是苏联战场总司令一职，也就是要希特勒把指挥权交给军事专业人士。1944年3月31日，希特勒解除了他的职务，4月2日，南集群改由莫德尔指挥。莫德尔是战争末期希特勒最倚重的将领，1945年4月21日自杀身亡，恐怕是因为自知罪孽深重，尤其是在拉脱维亚杀害集中营里57万多名苏军战俘、驱使17万多名战俘服苦役，犯下严重战争罪行。
乌克兰局势已定，朱可夫、华西列夫斯基被召回莫斯科，新的任务已经在等待他们。10月20日，与南线部队改建为乌克兰第1、第2、第3、第4方面军同时，北线部队也做了调整：加里宁方面军改建为波罗的海第1方面军，布良斯克方面军改建为波罗的海第2方面军，中央方面军改建为白俄罗斯第1方面军。1944年4月又组建了白俄罗斯第2方面军和第3方面军。各个方面军的任务也都明确，波罗的海两个方面军、白俄罗斯三个方面军和乌克兰第1方面军的任务是解放俄罗斯、白俄罗斯尚被德军占领的国土，然后进军波兰、东普鲁士和德国本土，乌克兰第2方面军的任务是进军中欧地区捷克斯洛伐克、匈牙利和奧地利，乌克兰第3、第4方面军的任务是进军罗马尼亚、保加利亚、南斯拉夫等东南欧国家。
朱可夫、华西列夫斯基的新任务是“巴格拉季昂行动”，那是1944年夏季苏军作战的重点。5月中旬总参谋部完成作战计划的制定，20日斯大林召集两人和副总参谋长安东诺夫最后审定计划，接着召集波罗的海第1方面军司令员巴格拉米扬、白俄罗斯第3方面军司令员伊凡·切尔尼亚霍夫斯基（1906—1945）和白俄罗斯第1方面军司令员罗科索夫斯基，向他们下达作战任务并听取他们的意见。朱可夫负责协调白俄罗斯第1、第2方面军的行动，华西列夫斯基负责协调波罗的海第1方面军和白俄罗斯第3方面军的行动。附带说说，巴格拉米扬是亚美尼亚人，战后（1955年3月11日）晋升元帅，是“二战”15名亚美尼亚将军中唯一晋升这个最高军衔的人。
这个行动代号得自当年抗击拿破仑入侵的沙俄将军、战斗中牺牲的格鲁吉亚亲王彼得·巴格拉季昂（1765—1812）。行动开始日期原定为1944年6月22日，正好是三年前纳粹德国入侵苏联的同一天，还决定有关方面军同时行动，显然带有政治方面的考虑。但6月14日斯大林通知正在前线协调军事行动的华西列夫斯基，说由于运输原因，要把进攻开始的时间推迟一天。接着，朱可夫提出，根据他们准备的情况，希望把发动进攻的日子改到24日。最后斯大林决定各部队可以根据自己的情况行动，不需要同时开始。这样华西列夫斯基协调的部队便于23日发动进攻，但22日出动少量部队进行了试探。这个小小的改变，说明斯大林已经能够根据实际情况、按照战争规律来指挥战争，不再只从政治需要角度做决定。
6月26日，波罗的海第1方面军和白俄罗斯第3方面军解放白俄罗斯东部重要铁路枢纽奥尔沙。27日解放白俄罗斯第四大城市维捷布斯克。
28日白俄罗斯第2方面军解放白俄罗斯第三大城市莫吉列夫。
29日白俄罗斯第1方面军解放博布鲁伊斯克，德军第9集团军几乎被全歼。多名高级将领被俘，在俘虏队伍中第12坦克师师长格哈德·穆勒少将（Gerhard Müller）受到集团军参谋长的欢迎：“很高兴见到你。——第9集团军已经不存在了。”
解放博布鲁伊斯克的同一天，白俄罗斯第3、第1两个方面军开始进攻明斯克。7月4日收复这个被德军占领3年的白俄罗斯首都。德军第4集团军几乎被全歼，在这里被歼灭的还有从博布鲁伊斯克逃出的第9集团军少数部队。
1944年7月，苏联红军解放波罗茨克，路边标牌上写着：“波罗茨克是我们的。前进，向西！”
与解放明斯克同步，波罗的海第1方面军解放北部城市波罗茨克，阻断了德军北集群与中央集群的联系。
“巴格拉季昂行动”是1944年夏苏军白俄罗斯战役代号，但在白俄罗斯之外还包括立陶宛和波兰部分地区。
7月5日，白俄罗斯第3方面军进攻立陶宛首都维尔纽斯，白俄罗斯第2方面军进攻波兰东北部最大城市比亚韦斯托克（Biaystok，苏联称Белосток，别洛斯托克），两城市分别于13日、27日解放。
7月18日，白俄罗斯第1方面军发动“卢布林-布列斯特攻势”，24日攻占波兰东部重要城市卢布林，7月28日收复卫国战争开始时英勇抗击德寇入侵的英雄城布列斯特，8月2日进抵由南向北纵贯波兰全境的维斯瓦河，少量部队跨过了该河。
7月28日，白俄罗斯第3方面军发动“考纳斯攻势”，一个月后（8月28日）攻占立陶宛中部重要城市、临时首都考纳斯。
8月6—14日，白俄罗斯第2方面军发动“奧索维茨攻势”，攻占沙俄在波兰东部修建的奧索维茨要塞。
1944年8月中旬，苏联红军已经推进到东普鲁士边界，德军北集群通往德国本土的陆上通道被截断，等待它的是什么样的命运？不难明白。历时不足两个月，白俄罗斯战役便以苏联红军顺利实现战略意图结束，不但收复了大片国土，而且使德军遭到惨重伤亡，从它高级将领伤亡、被俘情况不难看出。
白俄罗斯战役苏军的对手是德军中央集群，下辖第3坦克集团军和第2、第4、第9三个集团军。司令官开始时是恩斯特，布施元帅（Ernst Busch，1885—1945），但打响不到一周，6月28日就被莫德尔取代。德军各集团军高级将领战死、被俘情况如下：
第3坦克集困军：5名将军战死，3名将军被俘。
战死的有上将1名、中将3名（其中1名为死后追授）、少将1名：第6军军长格奥尔格·普伐弗尔上将（Georg Pfeiffer，1890—1944），6月28日在莫吉列夫阵亡。第256步兵师师长Wüstenhagen少将，空军第4野战师师长Pistorius中将，空军第6野战师师长Peschel中将。第197步兵师师长汉斯·哈讷少将（Hans Hahne，1894—1944）6月24日失踪，后来被认为也已死亡，追授中将。
被俘的有上将、中将、少将各1名：第53军军长弗里德里希·戈尔维泽上将（Friedrich Gollwitzer，1889—1977），6月27日在维捷布斯克被俘，1955年获释。第206步兵师师长阿尔方斯·希特中将（Alfons Hitter，1892—1968），6月27日在维捷布斯克被俘。第246步兵师师长Müller-Bülow少将。
第4集团军：5名将军战死，8名将军被俘。
战死的有上将1名、中将3名、少将1名：第39坦克军军长罗伯特·马提涅克上将（Robert Martinek，1889—1944），6月28日死于苏联空军对地攻击。继任的原第337步兵师师长奥托·舒讷曼中将（Otto Schünemann，1891—1944）在任仅一天，6月29日殒命。此外，第267步兵师师长德列塞尔中将和第4集团军司令官库尔特·冯·提佩斯基尔希上将（Kurt von Tippelskirch，1891—1957）的儿子Adolf-Hilmar von Tippelskirch（一名少将军参谋军官），6月28日在莫吉列夫阵亡。第18装甲掷弹兵师师长卡尔·祖塔弗恩中将，7月6日兵败自杀。
被俘的有上将1名、中将6名、少将1名：第27军军长保罗·佛克斯上将（Paul Gustav Völckers，1891—1946），后来（1946年）死于苏联战俘营。第12军军长、这时也负责指挥被围第4集团军部队的文森兹·穆勒中将（Vincenz Müller，1894—1961），7月8日被俘。第12步兵师师长鲁道夫·邦勒尔中将（Rudolf Bamler，1896—1972），第110步兵师师长von Kurowski中将，第31步兵师师长Ochsner中将，第57步兵师师长Trowitz中将，第78步兵与突击师师长Traut中将，第260步兵师师长Klammt少将。
第9集团军：战死1名，被俘7名。
“我可以坐下吗？”德军第206步兵师师长阿尔方斯·希特中将（Alfons Hitter，1892-1968）被俘后问华西列夫斯基、切尔尼亚霍夫斯基。
1944年“巴格拉季昂行动”中被苏军俘虏的德军官兵。
战死的是第134步兵师师长恩斯特·菲利浦中将（Ernst Philipp），6月29日兵败自杀。
被俘的有中将2名，少将5名：第35军军长库尔特-于尔根·吕佐弗中将（Kurt-Jürgen Freiherr von Lützow，1892—1961），第41坦克军军长埃德蒙·霍夫迈斯特中将（Edmund Hoffmeister，1893—1951），第6步兵师师长Heyne少将，第36步兵师师长Conrady少将，第45步兵师师长Engel少将，先锋队司令斯密特少将，第12坦克师师长格哈德·穆勒少将。被俘的还有第9集团军参谋长，但没能查到他的姓名、军衔等资料。
中央集群预备队：被俘4名：第95步兵师师长Michaelis少将，第707步兵师师长Gihr少将，司令部直属坦克师师长von Steinkeller少将，博布鲁伊斯克要塞司令Hamann少将。
上面所列恐怕还不是此役战死、被俘德国将军的全部，因为上将、中将很多而少将明显偏少，不大符合常理。值得注意的是，被俘的文森兹·穆勒中将、霍夫迈斯特中将、邦勒尔中将、希特中将和吕佐弗中将，后来都成为反对纳粹政权“自由德国委员会”和“德国军官联盟”重要成员。
白俄罗斯战役历时不足两个月，德军有这么多将军（包括中将和上将）战死、被俘，在“二战”历史上是空前的。战争初期苏军伤亡大大超过德军，库尔斯克战役双方基本持平而德军仍然略少，乌克兰战役德军损失开始超过苏军，现在完全颠倒过来了。出于宣传目的，战役结束后苏联曾让被俘官兵中5万人步行通过莫斯科街头，每排20人并且以较快速度行进也用了90分钟才全部走完。
如果说从莫斯科战役起苏军是越战越勇，那么从库尔斯克战役开始就不仅是越战越勇，而且是越战越强了。解放乌克兰诸战役苏军总体实力已经明显胜过德军，到白俄罗斯战役更是具有压倒性优势，尤其是在空中力量、火炮和坦克方面。
就在“巴格拉季昂行动”进行期间，7月13日至8月29日，乌克兰第1、第4两个方面军发动“利沃夫-桑多米尔攻势”，解放了乌克兰西部重要城市利沃夫并且进入波兰，攻克维斯瓦河畔城市桑多米尔，战线转到罗马尼亚和波兰境内。8月23日罗马尼亚宣布退出战争，两天后对德宣战。9月5日芬兰宣布退出战争。9月8日保加利亚宣布退出战争并对德宣战。