3月下旬，苏军兵力状况逐渐得到了改善。从3月初中旬就开始调动的苏联援兵：来自列宁格勒方向的坦克第1集团军，来自斯大林格勒的第64集团军，来自中央方面军的第21集团军，正快速行军进入战线。
第21集团军据称是最先抵达的。这是苏军围歼德第6集团军的精锐部队之一。该集团军在叶列茨下车集结，3月11日接到了向库尔斯克及其以南前进的命令。随后，第21集团军在夜间徒步通过雪地，白天则把人员和装备隐蔽在森林和干枯的河沟里。3月17日，第21集团军进抵奥里霍瓦特卡，其先头第155近卫步兵团第二天进入奥博扬以南地区，并和德军“骷髅”师先头交火。接着，红军第52近卫步兵师扼守住了通往奥博扬的公路，在其两侧，苏军展开了第67近卫步兵师，第375步兵师。
3月23日，第21集团军进抵第40集团军和第69坦克集团军之间的缺口；第1坦克集团军3月18日抵达库尔斯克，随后进入奥博扬地区集结；第64集团军在沃尔昌斯克地区进入北顿涅茨河防线。通过在冻土上临时挖掘的掩体，苏联士兵建立起了新的防线。虽然德国人撒放了大量恐吓传单，但只换来经过斯大林格勒战役考验的红军老兵的嘲笑。而当朱可夫在3月20日亲临前线向部下授勋后，苏军士气更加高涨。
随着新锐部队的到达，沃罗涅日方面军结束了100—150公里的退却，于3月25日将德军阻挡在克拉斯诺波利耶、别尔哥罗德一线及沿北顿涅茨河至丘古耶夫一线，从南面保证了库尔斯克-奥博扬地区的安全。这一线阵地，构成了库尔斯克突出部的南正面。
3月27日，曼施坦因的攻势停止。他的反击给苏联人造成了严重的创伤。“大日耳曼”师就宣称，在3月7日到20日的战斗中，他们击中了269辆红军坦克，包括250辆T-34。
即使从德国方面的数据来看，“大日耳曼”师的战果也是过于夸张了。但值得注意的是，据说其中229辆坦克是被四号坦克和三号强击火炮的长身管75炮所击中，“虎”式坦克仅击中了30辆。看来，德国人的装甲技术优势，并不仅仅体现在重型坦克上。开始普遍装备长身管75火炮的德国中型坦克和强击火炮，在性能上也压倒了苏联坦克。
俄罗斯后来公开了苏军的实际损失情况。在德军对哈尔科夫反攻的3月4日-25日，沃罗涅日方面军左翼和西南方面军第6集团军，死亡失踪被俘45000多人，伤病也超过4万。全部损失的兵员在86000以上。丧失的技术兵器，包括坦克322辆，飞机110架，火炮迫击炮3185门。苏军阵亡人员中包括第15坦克军军长，苏联英雄称号获得者科普佐夫。
红军在哈尔科夫反攻战役中的兵力和损失（3月4日—25日）
沃罗涅日方面军
左翼第3坦克集团军，第40、69集团军
步兵师8个，坦克军2个（坦克旅10个），兵力281800人。纯减员29807人，伤病28437人，总计58244人。
西南方面军第6集团军
步兵师5，步兵旅1，骑兵旅3，兵力64100人。纯减员15412人，伤病12813人，总计28225人
哈尔科夫战役中德国军队的损失至今还没有一个全面的统计数字。目前仅知道从1943年1月到3月20日，党卫“希特勒”装甲步兵师损失了167名军官和另外4373名士兵（占该师战斗兵力的三分之一以上），“帝国”装甲步兵师损失了102名军官和4396名士兵，“骷髅”装甲步兵师损失了94名军官和2170名士兵。加上军属部队，整个党卫装甲军损失了365名军官和11154名士兵，总计11519人。
在损失人员的名单中，包括“骷髅”师师长和创始人西奥多.艾克。此人在1943年2月26日乘坐飞机观察情况时，被苏军高射炮击落并丧命。德军出动一个战斗群，在师属重炮掩护下抢回了尸体。为了纪念这个在纳粹党徒中都以凶恶而著称的暴徒，“骷髅”师以他的名字来命名装甲步兵团。
其他参战的十几个德国师也遭受了相当的伤亡。
