第一天的激战
苏军的炮火反准备结束后，德军迅速进行了调整，但预定的作战发起时间还是被推迟了一至两小时。凌晨4时30分，德军的炮火准备开始了，所有的炮火全部集中在苏军防线4 000米范围之内，同时德军的轰炸机也在战斗机护卫下向苏军阵地进行了空袭。苏军炮火也随即进行了反炮兵射击，和德军展开了炮战，德军的炮火准备持续了约60分钟。
▲库尔斯克北部地区主要城镇图。
5时30分，德军的炮火准备刚一停，地面进攻就开始了。首先是第23军投入了第36、第78和第216步兵师，向库尔斯克北部地区发起了进攻，进攻的矛头直指苏军中央方面军第13集团军和第48集团军的结合部莫洛克汉格斯克的十字路口—苏军负责库尔斯克突出部北部防御的罗科索夫斯基大将的中央方面军，罗科索夫斯基将所辖的6个集团军3个部署在一线，2个部署在二线，还有1个坦克集团军则作为预备队。部署在一线的3个集团军中第70集团军在左，第13集团军居中，第48集团军在右，其中由普霍夫中将任司令的第13集团军处在防线正面，责任最为重大，因此罗科索夫斯基在4月和5月就给第13集团军加强了3个近卫步兵师和3个近卫空降师，使该集团军所辖部队增至11个步兵军、1个炮兵军、1个坦克旅又5个坦克团，成为整个方面军中实力最强的集团军。
不过，德军第23步兵军的进攻只是佯攻，目的就是要吸引苏军注意力，配合主力在主攻方面上的进攻。所以并没有倾注全力，在仅仅推进了大约1 500米后就遭到了苏军3个师—第13集团军的第8、第148步兵师和第48集团军的第16步兵师的强力阻击，德军第23军也就没有继续强攻，苏军在这一方向的防线也就比较稳定。
德军第9集团军司令莫德尔上将在主攻方向上绝对是大手笔，投入了第2装甲师、第9装甲师、第18装甲师、第20装甲师和第6步兵师、第86步兵师、第292步兵师，总共4个装甲师和3个步兵师，向苏军第13集团军的第15步兵师和第81步兵师这两个步兵师的防区发动了猛攻。
▲德军步兵开赴一线。
在北线的主要突击方向奥廖尔至库尔斯克一线，德军以第41、第47装甲军为主攻，第46装甲军为助攻，总共投入了11个步兵师、7个装甲师和2个摩托化步兵师，其中在主攻地段的32千米正面就投入了5个步兵师、6个装甲师和1个摩托化步兵师，总共1 500辆坦克和3 000门火炮，平均每个师的攻击正面只有2.7千米，每千米正面就投入了46.8辆坦克、93.7门火炮，这样的兵力和装备密度可以说非常大了。
德军以独立第505重装甲营的“虎”式坦克为前导，IV号坦克则以楔形队形紧随在“虎”式坦克之后展开，这样的装甲攻击矛头可谓极其锋利，苏军步兵师的防御自然受到了极大的压力，配属第15步兵师的第540轻型炮兵团向汹涌而来的德军坦克全力开火，540团5连萨普诺夫中士指挥的炮班表现非常勇敢，在20分钟里就击毁了3辆德军坦克。在此后的战斗中，又相继击毁5辆德军坦克，但整个炮班也只剩下了萨普诺夫一人，而德军坦克还在源源而来，萨普诺夫抓起反坦克手雷冲向坦克，结果中弹牺牲。战后，萨普诺夫被追授“苏联英雄”的称号，并被安葬在库尔斯克的波内里火车站，而他炮班所使用的那门F22型1 936式76.2毫米反坦克炮被作为文物收藏在列宁格勒炮兵陈列馆。
尽管苏军不少官兵都像萨普诺夫那样浴血苦战，但德军装甲洪流的突击威力确实非常强劲，因此在经过一整天的激战之后，至晚上21时，德军已经在第15步兵师的防线上撕开了宽达15千米的缺口，并向苏军防线的纵深突进了约6—8千米，第20装甲师投入了120辆坦克进行集群突击，占领了博布里克村。但德军进一步的推进在苏军第17近卫步兵军第6近卫步兵师的阻击下被遏制了。
在第15步兵师右翼的第81步兵师也遭到了德军在“斐迪南”坦克歼击车直接支援下的第6步兵师、第292步兵师的进攻，防线虽然没有被突破，但也已经岌岌可危。整个第13集团军的一线防御已经到了崩溃的边缘。
而在德军292步兵师的左翼，德军第86步兵师在第18装甲师的1个坦克团和2个“斐迪南”坦克歼击车营的支援下沿着铁路向库尔斯克北部的重镇也是铁路枢纽的波内里展开猛攻，这里正是81步兵师的防区，本来81师紧挨着15师的地段就已经相当困难了，再要抗击德军在这个方向的进攻，显然有些力不从心。而波内里的意义又非常重要，因此普霍夫立即向81师派出了集团军直接掌握的机动力量—第129反坦克旅和第1 142重型自行火炮团。在得到增援部队后，81师接连击退了德军四次进攻，直到第五次进攻才因人员和技术装备损失过半，战斗力损耗太大而不得不向后撤退。由于81师的后退也导致了侧翼的148师态势孤立突出，也不得不向后撤退。
▲德军步兵沿反坦克壕前进，工兵则指挥俘虏填平反坦克壕。
苏军第13集团军作战序列
第13集团军（司令普霍夫中将，下辖5个军）
第15步兵军
第8步兵师
第74步兵师
第148步兵师
第29步兵军
第15步兵师
第81步兵师
第307步兵师
第17近卫步兵军
第6近卫步兵师
第70近卫步兵师
第75近卫步兵师(https://www.daowen.com)
第18近卫步兵军
第2近卫空降师
第3近卫空降师
第4近卫空降师
第254步兵师
第4突击炮兵军
第5突击火炮师
第12突击火炮师
第5近卫火箭炮兵师
集团军直属部队
第2坦克歼击师
第294步兵师
第129坦克旅
第1反坦克旅
第13反坦克旅
第1 142重型自行火炮团
第43坦克团
第48坦克团
第58坦克团
第237坦克团
第27近卫坦克团
第30近卫坦克团
随后德军乘胜推进，担负助攻的第46装甲军也在第41、第47装甲军的西侧开始进攻，企图一举突破第15军的防线，占领小阿夫汉格尔斯基。普霍夫迅速将位于二线的第74步兵师紧急调往前线，以封闭德军的突破口，同时投入集团军的预备队第27近卫坦克团和战斗工兵部队从突破口的侧翼攻击突入苏军战线的德军，以减轻正面防御的压力。始终密切关注第13集团军方向的罗科索夫斯基也知道此刻普霍夫已经到了最紧张的关头，向第13集团军派出了1个炮兵旅、1个迫击炮旅和2个反坦克旅，并要求为方面军提供空中掩护的空军第16集团军全力出动，支援第13集团军。空军第16集团军确实全力以赴，向第13集团军的作战地区出动了350架次，有力支援了地面作战。
面对德军的凶猛攻势，苏军感受到了极大的压力，但德军自己也并不轻松，并没有预料中那样一举取得突破，而是似乎陷入了看不到尽头的消耗战，付出了不小的代价。虽然突破了第15步兵师的防线，并造成了15步兵师的很大伤亡，但15步兵师并未被歼灭，依然保持着建制，向波内里且战且退。由于第13集团军的防线被突破，也导致友邻的第70集团军侧翼暴露，但70集团军并没有立即崩溃或退却，而是投入2个师发动了相当猛烈的反冲锋，给德军造成了不小的伤亡，之后才向后撤退。
▲苏军76.2毫米反坦克炮。
▲被击毁的苏军坦克残骸。
尽管德军在第一天取得了突破，但代价不小，而且夜幕降临后，在德军已经占领的苏军战线范围里，还有一些苏军的小部队在活动，不断袭扰德军后方。更严重的是还有不少在白天战斗中负伤的坦克处在双方火线之间，无法回收修理。这些遗弃在战场上的坦克中，真正彻底报废的只有20%左右，另外80%都是能够通过修理恢复战斗力的，其中甚至不乏有因为燃料耗尽而无法返回的，此时这些坦克全部都被遗弃在战场上，这对于坦克数量本来就不足的德军来说，实在是无法弥补的损失。