德军的战前准备
自从1943年1月开始总动员之后，德国在半年时间里就征召了200万新兵入伍，但是从1941年6月入侵苏联开始，德军在苏德战场上的阵亡人数已经累计达到68.9万，而补充的兵员才只有37万人，远远难以补足缺额。因此德军只得调整了新兵的训练，新兵入驻后首先在新兵连接受8周的基础训练，然后编入新兵营再接受8周的训练，再编入担负占领区守备的预备役师，同时继续进行训练，为开赴一线做准备。同时在西线驻防的部队也经常轮换到东线作战，从东线撤到西线休整的部队也经常在结束休整后重新返回东线参战。利用刚征召的新兵，1943年上半年，德军重新组建了国防军50个师和党卫军4个师，主要用来补充在苏德战场和北非战场上被消灭的师级单位。但是由于伤亡实在太大，德军不得不缩减了师级单位的编制，每个步兵师从原来下辖9个步兵营缩减到6个步兵营，每个师的编制人数也从原来的16 859人减少到12 708人，整整减少了30%。不过德军在武器装备方面大大加强了自动武器、迫击炮、反坦克炮和高射炮的数量，火力上反而比原来还有所增强。
▲开往库尔斯克的德军Ⅲ号突击炮。在坦克数量不足的情况下，突击炮可以在一定程度上弥补坦克不足的缺陷。
至1943年7月，德军在苏德战场上的总兵力达到了532.5万，在陆军总共253个师又2个旅中就有169个师又2个旅在苏德战场，几乎占总兵力的三分之二，和苏德战场形成鲜明对比的是，德军在北非总共就8个师，在法国则更是只有1个师！在德军全部27个装甲师和13个摩托化步兵师中，在苏德战场就有20个装甲师和6个摩托化步兵师，占到全部装甲部队的65%。另外还有罗马尼亚、匈牙利、意大利、芬兰等仆从国军队的36个师也被投入到苏德战场。在苏德战场的德军部队总共装备了5.4万门火炮、5 850辆坦克和突击炮。
空军的补充远比陆军要困难得多，即便飞机能够得到补充，飞行员的训练也是需要大量时间的，所以德国空军飞行员的缺额情况比飞机的缺额更严重，至1943年3月还短缺364个机组乘员。不过为了保证库尔斯克作战时有足够的空中力量，德国和仆从国还是在苏德战场投入了2 980架飞机，其中轰炸机2 041架，战斗机586架，侦察机353架，并且特意调来了最新型的Fw-190战斗机和专门用来攻击坦克的He-129强击机。
在库尔斯克方向，德军主要投入了中央集团军群的第2、第9集团军和南方集团军群的第4装甲集团军和肯普夫战役集群（英语“Armee-abteiluge”,直译为“集团军级支队”，但是中文和俄文都翻译为“战役集群”）。
中央集团军群的第9集团军（下辖23个师）部署在奥廖尔以南地区，以15个师（其中5个装甲师）组成突击集团，担负从北面主攻库尔斯克的任务；
中央集团军群的第2集团军以8个师（其中1个装甲师）防守库尔斯克突出部的西部正面战线，并掩护第9集团军的侧翼；
南方集团军群的第4装甲集团军和肯普夫战役集群分别以8个师和6个师（各3个装甲师）组成突击集团，担负从南面助攻库尔斯克的任务；
另外还有20个师在突击集团侧翼作为预备队。
▲德军党卫军“帝国”师的一辆“虎”式坦克。
德军“堡垒”行动参战部队序列
北线：中央集团军群（司令克卢格元帅）
第9集团军（司令莫德尔上将），33.5万人，658辆坦克，423辆突击炮
第20军，下辖4个步兵师
第45、第72、第137、第251步兵师
第23军，下辖2个步兵师
第216、第383步兵师
第41装甲军（军长哈佩上将），下辖2个步兵师、1个装甲师
第86、第292步兵师，第18装甲师
第46装甲军（军长佐恩上将），下辖3个步兵师、1个装甲师
第31、第102、第258步兵师，第7装甲师
第47装甲军（军长巴尔克上将），下辖3个装甲师、第505独立重坦克营（“虎”式坦克）
第2、第9、第20装甲师
第2集团军（司令鲁道夫·施密特上将），9.6万人，100辆突击炮
第35军，下辖4个步兵师
第34、第56、第262、第299步兵师
第53军，下辖3个步兵师、1个装甲师(https://www.daowen.com)
第208、第211、第293步兵师，第25装甲掷弹兵师
第55军，下辖4个步兵师
第110、第134、第296、第339步兵师
空军：第6航空队（司令冯·格莱姆空军上将），1 000架飞机
南线：南方集团军群（司令曼施坦因元帅）
第4装甲集团军（司令赫尔曼·霍特上将），22.4万人，1 063辆坦克，172辆突击炮
第48装甲军（军长奥托·冯·克诺贝尔斯多夫上将），下辖1个步兵师、3个装甲师
第167步兵师，第3、第11装甲师，“大德意志”装甲掷弹兵师
第52装甲军（军长欧根·奥特上将），下辖3个步兵师
第57、第235、第332步兵师
第2党卫军装甲军（军长保罗·豪塞尔党卫军上将），下辖3个装甲师
第1“希特勒警卫旗队”党卫军装甲师、第2“帝国”党卫军装甲师、第3“骷髅”党卫军装甲师
肯普夫战役集群（司令维尔纳·肯普夫上将），12.6万人，357辆坦克，155辆突击炮
第3装甲军（军长赫尔曼·布莱特上将），下辖1个步兵师、3个装甲师、第503独
立重坦克营（“虎”式坦克）
第168步兵师，第6、第7、第19装甲师
劳斯军（军长埃尔哈德·劳斯上将），下辖2个步兵师
第166、第302步兵师
第42军（军长弗朗茨·马滕克洛特上将），下辖3个步兵师
第39、第161、第282步兵师
空军：第4航空队（司令奥托·德斯洛赫空军上将），1 000架飞机
德军的计划是北线第9集团军先投入第41、第46装甲军猛攻苏军防线，打开突破口，然后将战斗力最强的第47装甲军从突破口投入作战，向库尔斯克以东迂回，而第9集团军的第20军和第23军负责掩护第47装甲军的侧翼，保证第47装甲军的主攻。同时南线的第4装甲集团军的第2党卫军装甲军和第48装甲军作为主攻，并肩向托马罗夫卡东南迂回，要求在战役发起后的第五天和第9集团军会师，在第十天占领库尔斯克，然后迅速肃清库尔斯克突出部的苏军。为了保证担负主要突击任务的装甲师的战斗力，德军竭尽全力为各装甲师补充坦克，终于在战役开始前使每个装甲师的坦克数量勉强达到100辆左右。
空中支援方面，由冯·格莱姆空军上将指挥的第6航空队的1 000架飞机负责掩护北部突击集团，由奥托·德斯洛赫空军上将指挥的第4航空队的1 000架飞机负责掩护南部突击集团。
这样，德军在库尔斯克方向总共投入了约50个师，3个独立重坦克营，8个突击炮营，2 700辆坦克和自行火炮，10 000门火炮，2 000架飞机，总兵力约90万人。
应该说，德军为了实施在库尔斯克突出部的“堡垒”进攻战役，确实是下了血本，完全是孤注一掷的豪赌。
▲德军性能最先进的Fw-190战斗机。