1、序战
就在德党卫第2装甲军逼近普罗霍罗夫卡的同时，瓦图京的增援部队也赶到此处。首先是第5近卫集团军第33近卫步兵军。该军的第9近卫空降兵师受命防守普罗霍罗夫卡城，第95、97近卫步兵师则在第52近卫步兵师后方沿普肖尔河布防。第42近卫步兵师作为预备队。
至于瓦图京用以反击的主力——罗特米斯特洛夫中将的第5近卫坦克集团军，从9日开始经过100多公里急行军，也在10日日终到达了集结区域。从7月6日以来，这个坦克集团军就不断的行军，加上天气闷热，人员早已疲惫不堪。
为了增强该集团军的打击力量，瓦图京把第2坦克军、第2近卫坦克军、第1529自行火炮团、第522、148榴弹炮团、第148、913加农炮团、第16、80火箭炮团都转隶给罗特米斯特洛夫。按照瓦图京的计划，将以第5近卫坦克集团军和第1坦克集团军，在12日同时发起强有力的反攻。
就在苏联人紧锣密鼓实施准备的同时，普罗霍罗夫卡地区的形势却在7月11日发生了突变！5点，在德国空军配合下，德军“希特勒”师，以“帝国”师则掩护右翼，向普罗霍罗夫卡发起了猛攻！早已经削弱不堪的红军第2坦克军很快就被德国人突破。“希特勒”师沿着交通线冲向普罗霍罗夫卡。
德军突如其来的出现，令苏联人大为震惊。第5近卫集团军只能将第9近卫空降师和第95近卫步兵师投入战斗。前者兵员9018人，装备各种口径火炮76门，加强有一个反坦克团（24门反坦克炮），原本的任务是掩护第5近卫坦克集团军的集结区域，并参与12日的反攻！但现在德国坦克突然冲来，第9师只得匆忙迎上去，在普罗霍罗夫卡西南就地占领防御。
气势正盛的党卫第2装甲军向第9近卫空降师撞了过来！德国人首先实施了近1小时的炮击。不断发射的火箭弹、炮弹和俯冲轰炸机投下的航弹，炸得地面不断颤动！9时零5分，“希特勒”师第2装甲步兵团第2营在“虎”式坦克和强击火炮支援下，向高地进发。9时50分，他们遭到了红军第9近卫空降兵师第26团2营的凶猛射击。
作为红军精英的空降兵们抵抗的相当顽强。他们在德国坦克逼得很近时才开炮反击，并把德国步兵打得紧贴地面。“希特勒”师前进受阻，只得在10时15分将主力坦克群投入战斗。这场持续3个多小时的战斗直到13时10分才结束。德国人虽然最终攻占了高地。但第9近卫空降兵师第23、28团以及师属炮兵团依然挡在去往普罗霍罗夫卡的道路上。
“骷髅”师据说未能参与最初的攻击。首先是它的坦克部队在普肖尔河的桥头堡遭遇了红军炮火袭击，前进道路在中午又因为暴雨而泥泞不堪。直到下午，“骷髅”师才得以在“希特勒”师左侧采取积极行动。该师当天损失达到430人，是战役开始以来最惨重的一天。
傍晚，红军第5近卫集团军投入了预备队第42近卫步兵师。19时，大本营代表华西列夫斯基元帅来到了罗特米斯特洛夫的前进指挥所，随后亲眼目睹了德国坦克的冲击。为了向华西列夫斯基证实自己的能力，罗特米斯特洛夫将2个坦克旅提前投入战区。最终，德军推进2-3公里后停顿下来。他们距离普罗霍罗夫卡居民点只有2公里。
2、计划改变
由于第2党卫装甲军突然逼近普罗霍罗夫卡西郊，震惊之余的华西列夫斯基催促罗特米斯特洛夫提前发动反攻！红军第1坦克集团军原本也要一起行动，但却被奥博扬方向德第48装甲军所牵制。因此，罗特米斯特洛夫只能独自行动。
罗特米斯特洛夫麾下的第5近卫坦克集团军本身实力很强。该集团军在战役开始时约有600多辆战车。7月11日又加入了第2坦克军、第2近卫坦克军等部队，其编成变得相当庞大。包括5个军，20个坦克、机械化和摩托化旅，以及大量加强部队。加上罗特米斯特洛夫又对所属部队进行了极其复杂的战术编组，因此相关部署和统计资料相当混乱。
