苏军的作战计划
5月29日，苏军最高统帅部正式下达了库尔斯克战役的作战计划，将动用5个方面军的庞大兵力，首先在库尔斯克地区组织顽强防御，挫败德军攻势，消耗和削弱德军力量后，转入反攻，再依次对第聂伯河左岸的乌克兰地区以及白俄罗斯东部地区展开大规模进攻，击退对莫斯科构成严重威胁的德军中央集团军群。
防御阶段，中央方面军负责防御库尔斯克北部地区，沃罗涅日方面军负责库尔斯克南部地区，草原方面军作为预备队。这3个方面军也是这次战役的主力，其中中央方面军总兵力71.1万人，1.1万门火炮和迫击炮，1 785辆坦克和自行火炮；沃罗涅日方面军总兵力62.5万人，8 718门火炮和迫击炮，1 704辆坦克和自行火炮；草原方面军总兵力为57.3万人，8 510门火炮和迫击炮，1 639辆坦克和自行火炮。苏军认为奥廖尔方向的库尔斯克北部将是德军的主攻方向，因此朱可夫亲自坐镇这一方向。
反攻阶段，除了这3个方面军，西方方面军的第50集团军和第11近卫集团军以及提供空中支援的第1空军集团军，布良斯克方面军的第3、第61、第63集团军以及提供空中支援的第15空军集团军也都将加入到反攻。另外，苏军最高统帅部直属预备队的第11集团军、第3近卫坦克集团军、第4坦克集团军、第20坦克军、第23坦克军和第2近卫骑兵军，也都调到库尔斯克，以加强反攻阶段的突击力量。
朱可夫和华西列夫斯基作为最高统帅部代表来到库尔斯克，亲自监督库尔斯克地区防御部署的落实，朱可夫判断库尔斯克北部的奥廖尔很可能是德军的主攻方向，因此负责这一地区防御的中央方面军第13集团军必然会承受德军进攻矛头的极大压力，为此苏军在4月和5月就给第13集团军补充了3个近卫步兵师和3个近卫空降师，还加强了配属的坦克和炮兵部队。至战役开始前，第13集团军共下辖11个步兵师、1个坦克旅、5个坦克团、2个高炮师和3个炮兵师，总兵力达到11.4万人，火炮和迫击炮2 940门，坦克和自行火炮270辆，实力在各集团军中首屈一指，唯一不足的是第13集团军此前一直没有参加过较大规模的战斗，缺乏大兵团实战经验。
▲20世纪40年代末的朱可夫。
空军方面，以4个空军集团军为3个主要的方面军提供空中支援，其中第16空军集团军负责支援中央方面军，第2、第17空军集团军负责支援沃罗涅日方面军，第5空军集团军负责支援草原方面军。另外，必要时，空军第15集团军也将视情况提供空中支援。1941年6月，德国空军夺取了苏德战场的制空权，但至1942年，苏联空军已经从战争初期的重创中逐渐恢复，至1943年，德国空军曾经拥有的空中优势已经基本丧失。到了库尔斯克战役的反攻阶段，苏军作战飞机的数量是德军飞机的5倍，占有数量上的绝对优势。在整个战役期间，苏军虽然还没有掌握全面的制空权，但是德国空军独享制空权的情况已经不复存在，双方都只是掌握了局部的部分制空权，因此在这场战役中，围绕空中制空权争夺的激烈程度丝毫不比地面坦克部队之间的决斗逊色。
▲苏军库尔斯克防御态势。
就战役准备而言，苏军库尔斯克战役比以往任何一次战役的准备都要充分，在莫斯科保卫战时，苏军只有17个不满员的诸兵种合成集团军，而且没有坦克集团军；在斯大林格勒战役时，苏军参战部队达到14个诸兵种合成集团军和1个坦克集团军；而在库尔斯克战役时，苏军共有22个强大的诸兵种合成集团军、5个坦克集团军和6个空军集团军以及大量远程航空兵部队。而且每个师的兵员都得到了补充，近卫师普遍都达到了8 000人，普通师也至少有7 000人，基本都是满员状态。仅仅是防御阶段的3个方面军就有约194万部队，2.8万门火炮和迫击炮，5 100辆坦克和自行火炮，和德军参战部队相比，在兵力上为2.4:1，在火炮数量上为1.9:1，在坦克数量上为1.2:1，都具有相当的优势。在兵力构成上，炮兵团的数量首次超过了步兵团。在威胁最大的中央方面军第13集团军的正面，平均每千米防御正面可以得到92门火炮支援，这样的炮火密度远远超过了德军。
在后勤保障方面，苏军深知这必是一场规模空前的大战，因此竭尽全力向库尔斯克突出部的部队囤积弹药、燃料和粮食。仅弹药方面，各方面军的平均储存量就达到2.5个基数，而且尽量为一线部队储备尽可能多的弹药，以避免战役开始后再向前线运输可能会出现的种种难以预料的意外状况。预见到战役的激烈和残酷，必然会出现大量伤亡，因此在医疗保障方面也进行了充分准备。在方面军和集团军后方都开设了战地医院，以便及时抢救伤员，其中中央方面军的医院就有84 600个床位，沃罗涅日方面军的医院更多达94 600个床位。
此外，苏军还大力抢修通往库尔斯克地区的铁路线。在战役过程中，向库尔斯克补充人员和物资方面，铁路运输就发挥了巨大作用，总共发送了3 572列军列，其中运送人员和坦克、火炮等装备的就有1 410列。
在苏军最高统帅部的全盘考虑中，除了正规军以外，还有一支活跃在敌后的“奇兵”—游击队。自从战争初期苏联大片国土沦陷后，在德军占领的后方就出现了游击队，最初游击队大都是自发的，规模也都比较小，更缺乏有组织的统一指挥。这些游击队有的是来不及后撤滞留在敌后的溃散部队，有的是民众自发组织起来的，还有的是空投到敌后的破坏小组。至1941年底，在敌后沦陷区的游击队和战斗小组发展到2 000多个，共约9万余人。但战争初期苏军在敌后的游击战规模小，发展慢，主要是缺乏统一的组织和领导，和正规军的配合也不好，苏联高层也忽视游击战，战前还撤销了20世纪30年代初对游击干部的训练，因此既没有给德军造成太大威胁，也没能对战局产生重大影响。
▲苏军T-34坦克正在补给炮弹。
苏军最高统帅部很快就意识到游击战的作用和价值，1941年下半年，苏军就派遣了约3万名战斗骨干徒步渗透或空投到敌后游击区，加强游击队的领导，增强游击队的骨干力量。随着敌后游击战的蓬勃发展，游击队对有经验的领导干部、爆破专家、侦察员和无线电发报员的需求量急剧增加。为此苏联各加盟共和国以及方面军和集团军军事委员会，都举办了一些训练班或训练所。1942年夏，中央方面军还成立了4个专业学校，至1942年底，受过游击战专业培训后进入敌后的人员就达1.3万人。
1942年5月30日，最高统帅部成立了游击运动总司令部，下设加盟共和国、边疆区和各州的游击运动司令部，与此同时，在列宁格勒、加里宁、布良斯克等6个方面军的军事委员会成立游击司令部，在各集团军的军事委员会成立游击作战组，负责向游击队派出干部，提供武器和补给，并实行统一计划，统一指挥，这才为以后的游击战提供了必要的组织指挥和保证。
进入1943年，随着苏联物质条件日趋改善，游击队对武器、弹药、粮食和药品的需要已经能够得到比较充分的满足。1943年5月—1944年1月，游击运动中央司令部拨给游击队步枪和卡宾枪32 867支、冲锋枪17 357支、机枪2 608挺、反坦克枪590支、手枪5 710支、迫击炮737门、子弹4 600万发、手榴弹21.9万枚。对于游击队的物资补给主要依靠空运空投，1943年为游击队执行空运空投任务的飞机架次就比1942年增加了2.5倍。根据乌克兰和白俄罗斯游击运动司令部的统计，仅向这两个共和国境内的游击队空运空投的飞机就达2 600架次，运来了1 915吨武器弹药、药品、粮食和其他物资，在返航时则带回伤病游击队员和地下工作者5 710名。
同时，敌后游击队与游击运动中央司令部的联系也有了显著提升，游击队的无线电台数量增加了80%，87%的游击队都和游击运动中央司令部保持无线电通信联系，各游击兵团和游击支队都与司令部建立了无线电通信，这就大大提高了对敌后游击队的指挥和协调，提高了作战效能。至库尔斯克战役开始前，在敌后的游击队总兵力已达到13万人，另有50余万非武装的游击队后备力量。迅速壮大的游击队，在库尔斯克战役准备和进行中，在敌后积极活动，特别是对德军铁路交通进行了大规模的破袭，给德军人员物资的运输造成了很大影响。
▲活跃在德军后方的苏联游击队。
为了配合库尔斯克战役，苏联游击队从1943年3月炸毁了布良斯克至哥美尔铁路上的铁路桥开始，正式揭开了对德军后方铁路线的大规模破袭行动。根据德军的统计，在中央集团军群的后方铁路线遭到了约400次袭击，至5月就猛增到了约1 000次，至7月更是飙升到约1 460次！迫使德军中央集团军群从5月开始专门组织了针对游击队的四次大规模清剿行动，虽然给游击队造成了3 152人阵亡，569人被俘的严重损失，但是毋庸置疑，这些清剿行动也严重影响了中央集团军群库尔斯克战役的准备。而且，在6月，游击队对德军中央集团军群后方铁路线的破袭依然有增无减，有298列火车头和1 223节火车车厢被炸毁，损失了大量物资。同时由于铁路线接连遭到游击队的破坏，导致大量列车和物资滞留在各火车站，于是这些停满列车的车站又成了苏联空军集中轰炸的理想目标。虽然苏联空军的轰炸强度和规模不如美英空军在诺曼底登陆战役期间对德军铁路线的“空中绞杀战”，但也不乏100架次以上的大机群轰炸，给德军造成了巨大损失。
苏军参战部队序列
基本兵力
中央方面军（司令康斯坦丁·罗科索夫斯基大将，71.1万人，1.1万门火炮，1 758辆坦克）
第13集团军（司令普霍夫中将，11.4万人，2 940门火炮，270辆坦克）
第48集团军（司令罗曼年科中将，8.6万人，1 454门火炮，178辆坦克）
第60集团军（司令切尔尼亚霍夫斯基中将，9.6万人，1 376门火炮，67辆坦克）
第65集团军（司令巴托夫中将，10万人，1 837门火炮，124辆坦克）
第70集团军（司令加拉宁中将，9.6万人，1 678门火炮，125辆坦克）
第2坦克集团军（司令阿列克谢·罗金中将，3.7万人，477辆坦克）
第9坦克军
第19坦克军
空军第16集团军（司令鲁坚科中将，450架飞机）
沃罗涅日方面军（司令尼古拉·瓦杜丁大将，62.55万人，6 718门火炮，1 704辆坦克）
第6近卫集团军（司令奇斯佳科夫中将，8万人，1 682门火炮，155辆坦克）
第7近卫集团军（司令舒米洛夫中将，7.68万人，1 573门火炮，246辆坦克）
第38集团军（司令奇比索夫中将，6万人，1 168门火炮，150辆坦克）
第40集团军（司令莫斯卡连科中将，7.7万人，1 636门火炮，237辆坦克）
第69集团军（司令克留乔金中将，5.2万人，889门火炮）
第1坦克集团军（司令卡图科夫中将，4万人，419门火炮，646辆坦克）(https://www.daowen.com)
第35近卫步兵军
第2近卫坦克军
第5近卫坦克军
空军第2集团军（司令克拉索夫斯基中将，400架飞机）
空军第17集团军（司令萨德茨中将，400架飞机，原隶属西南方面军）
草原方面军（司令科涅夫大将，57.3万人，8 510门火炮，1 639辆坦克）
第4近卫集团军（司令库利克中将，7万人，178辆坦克）
第5近卫集团军（司令扎多夫中将，8万人，1 953门火炮，185辆坦克）
第27集团军（司令卡沙克夫中将，7万人，92辆坦克）
第47集团军（司令雷若夫少将，6.5万人）
第53集团军（司令马纳加罗夫中将，6.5万人，78辆坦克）
第5坦克集团军（司令罗特米斯罗特中将，3.7万人，630辆坦克）
第3近卫骑兵军
第5近卫骑兵军
第7近卫骑兵军
第4近卫坦克军
第1近卫机械化军
第3近卫机械化军
空军第5集团军（司令戈留诺夫，500架飞机）
加强兵力
西方方面军（司令索科洛夫斯基上将）
第11近卫集团军（司令伊万·巴各拉米扬中将，3.7万人，630辆坦克）
第50集团军（司令波尔丁中将，5.4万人，1 071门火炮，87辆坦克）
第1空军集团军（司令格罗莫夫中将，400架飞机）
布良斯克方面军（马尔基安·波波夫上将）
第3集团军（司令戈尔巴托夫中将，5.4万人，1 071门火炮，87辆坦克）
第61集团军（司令别洛夫中将，5.4万人，1 071门火炮，87辆坦克）
第63集团军（司令科尔帕奇科中将，5.4万人，1 071门火炮，87辆坦克）
第15空军集团军（司令瑙缅科中将，400架飞机）
最高统帅部直属预备队
第11集团军（司令费久宁斯基中将，6.5万人）
第3近卫坦克集团军（司令雷巴尔科中将，5.2万人，731辆坦克）
第4坦克集团军（司令瓦西里·巴达诺夫中将，3.8万人，652辆坦克）
第20坦克军
第23坦克军
第2近卫骑兵军
空军第8集团军（司令赫留金中将，400架飞机）
▲正在破坏德军铁路线的苏联游击队。
在战役后期的1943年8—9月，白俄罗斯、加里宁州、列宁格勒州、奥廖尔州和斯摩棱斯克州的167支游击队，约9.6万人，在苏军统一指挥下，实施了代号为“铁道战”的游击战战役，共破坏钢轨214 705根，极大破坏了德军铁路运输和后勤供给，阻止德军预备队的机动，迟滞德军主力的撤退，对苏军取得库尔斯克战役的胜利起到了重要作用。