“鲁缅采夫”行动
8月3日清晨5时，苏军数千门火炮同时开火，密集的炮弹如雨点般落在德军阵地上，猛烈的炮火准备整整持续了2小时55分钟。当苏军以一轮喀秋莎火箭炮齐射作为炮击结束后，7时55分，步兵和坦克的协同攻击就紧接着在40千米的正面战线上开始了。由于苏军的炮火准备相当有效，德军一线工事大部分被摧毁，士兵们也完全被如此强度的炮击所打懵，几乎丧失了抵抗的能力。
苏军主攻的第5近卫集团军兵分两路，左翼为第33近卫步兵军，在第28和第57重型坦克团、第1 440和第1 549自行火炮团的支援下，猛攻德军第167步兵师和第332步兵师的结合部，很快就突破德军第一道防线，并于9时30分强渡沃斯克拉河，至中午前后就突破了德军第二道防线，跟在第33近卫步兵军后面的第5近卫坦克集团军随即开始进入突破口。
在右翼的第32近卫步兵军，在第93坦克旅和第1 547自行火炮团的支援下，攻击德军第332步兵师164步兵团的阵地，迅速击溃了德军第164步兵团，至中午前后也突破了德军的第二道防线，在第32近卫步兵军后面跟进的第1坦克集团军也从突破口进入战斗。
当天，第5近卫集团军就成功突破德军防线，突入德军纵深8—14千米，为两个坦克集团军打开了向纵深突进的通道，第1坦克集团军和第5近卫坦克集团军都顺利通过突破口，向德军纵深推进。第5近卫坦克集团军的进展更为神勇，至当天日落时分就已经突入德军纵深26千米。
▲ 正在向前线开进的苏军炮兵部队。
在第5近卫集团军右翼的第6近卫集团军也于当天突破了德军防线，击溃了当面德军第676步兵团，但随即遭到了德军第255步兵师和第503独立重装甲营“虎”式坦克的反击，进攻受阻。尽管随后苏军投入了第二梯队的第90近卫步兵师和第5近卫坦克军，但由于德军的抵抗越来越强，第6近卫集团军至天黑前也没能突破德军的第二道防线。
苏军第5近卫集团军作战序列
第5近卫集团军（司令扎多夫中将）
第32近卫步兵军（军长罗季姆采夫少将）
第13近卫步兵师
第66近卫步兵师
第6近卫空降师
第33近卫步兵军（军长波波夫少将）
第42近卫步兵师
第95近卫步兵师
第97近卫步兵师
第9近卫空降师
第10坦克军（军长希尔科夫少将）
第118坦克旅
第183坦克旅
第11摩托化步兵旅
第1 450自行火炮团
第727反坦克炮团
第281迫击炮团
第1 693高射炮团
▲科涅夫。
在第5近卫集团军左翼的草原方面军的第53集团军也于8时开始进攻，在中午前后突破了德军的第一道防线。但是草原方面军进攻的别尔哥罗德—哈尔科夫方向是德军防御的重点地区，本来就构筑有坚固的防御体系，而且在战斗打响后，德军立即将第6装甲师紧急调往这一方向，协助原来在这里守备的第167步兵师加强防御，因此苏军的进攻遇到了很大阻力，每个阵地都要经过反复争夺。草原方面军司令科涅夫见战局陷入胶着，不得不提前将方面军所属的唯一一支装甲部队第1机械化军投入战斗。第1机械化军果然不负众望，打开了苏军的进攻局面，至当天日落前，第53集团军已经突入德军防线8千米。
“鲁缅采夫”行动第一天，苏军主攻方向的第5近卫集团军打开了突破口，从而保障第1坦克集团军和第5近卫坦克集团军从突破口进入战斗，向德军纵深发展进攻，特别是第5近卫坦克集团军仅仅半天时间就已经突入德军纵深26千米。在两翼的第6近卫集团军和第53集团军虽然进展没有第5近卫集团军这么大，但也都突破了德军的第一道防线，同时给予了当面德军第167、第332步兵师以重创。对于这样的战果，朱可夫感到相当满意—对于德军在库尔斯克战役中的进攻表现，苏军第一天的进展确实非常不错了。但是，朱可夫同时也意识到，第一天能取得这样大的进展，主要是进攻的突然性，打了德军一个猝不及防，现在德军肯定已经基本搞清楚了状况，会调集预备队前来增援，并调整部署加强防御，这样的话，苏军在进攻的第二天8月4日能否继续取得令人满意的进展，朱可夫是有所担心的。
8月4日凌晨4时，苏军开始了猛烈的炮火准备，半小时的炮击之后，苏军又开始了第二天的进攻。第32近卫步兵军猛攻德军第164步兵团的防线，但此时德军的增援部队第19装甲师的第73装甲掷弹兵团和侦察营都已经赶到了，因此德军的力量大为增强。苏军第32近卫步兵军第66、第97近卫步兵师的进攻接连受挫，只推进了1 500米就再难往前推进了。只有第13近卫步兵师的进攻比较顺利，配合第1坦克集团军一路进军，切断了托玛洛夫卡到别尔哥罗德的公路，并从南面逼近了托玛洛夫卡。
第33近卫步兵军仍在第4装甲集团军和肯普夫战役集群的结合部继续发展进攻，将德军第19装甲师的第4装甲掷弹兵团和第167步兵师的残部驱离托玛洛夫卡到别尔哥罗德的公路。
第1坦克集团军以第6坦克军从北面、第5近卫坦克军从东北正面进攻托玛洛夫卡，第3机械化军则从东南方向迂回托玛洛夫卡。德军拼尽全力顶住了第6坦克军和第5近卫坦克军的正面进攻，但苏军第3机械化军的迂回却大获成功，一天就突进了20千米。第1坦克集团军司令卡图科夫中将立即抓住战机，将第31坦克军也投入到这个方向，从而对德军第19装甲师、第255、第332步兵师形成了合围态势。
▲搜索前进的苏军。
▲苏军步兵伴随KV1坦克冲向德军阵地。
第5近卫坦克集团军从凌晨5时开始进攻，由于该集团军前一天突入德军纵深达26千米，已经把第5近卫集团军的步兵远远拉在10千米之外，所以今天的进攻完全是由坦克部队来实施。至上午9时，第一梯队的第18、第29坦克军遇到了赶来堵塞苏军突入的德军第6装甲师，德军充分利用河流和村庄的地形，并在空军的有力支援下，将苏军两个坦克军的推进成功遏制。第5近卫坦克集团军司令罗特米斯特罗夫中将于是决定将第二梯队的第5近卫机械化军从德军左翼展开迂回突击，但却接到了沃罗涅日方面军司令瓦杜丁的命令。鉴于草原方面军的第53集团军对别尔哥罗德屡攻不下，所以瓦杜丁命令第5近卫机械化军转到第53集团军方向，从西面向别尔哥罗德展开进攻。天黑后，罗特米斯特罗夫得知第1坦克集团军取得了突破，便决定第18坦克军迅速从第1坦克集团军的突破地段通过，向德军左翼迂回，第29坦克军则在正面继续牵制吸引德军，然后配合迂回的第18坦克军夹击当面德军。
从8月5日天亮开始，苏军第5近卫集团军的第32近卫步兵军和第5近卫坦克军，以及第6近卫集团军的第52近卫步兵军对托玛洛夫卡展开围攻，德军在托玛洛夫卡地区有第255、第332步兵师和第19装甲师的主力，在兵力上明显处于劣势，但德军凭借坚固工事，拼死抵抗，使得苏军每前进一步都要付出很大代价。至5日黄昏，苏军才攻到了托玛洛夫卡北郊约4千米的地方，但随即被德军第503独立重装甲营的“虎”式坦克发起的反击所阻。在所有的苏军部队中，只有第32近卫步兵军的第13近卫步兵师不但已经深深地突破德军防线，而且开始向右回转，直接威胁德军在托玛洛夫卡防线的后方。
▲苏军坦克驶过德军坦克残骸。
苏军第1坦克集团军作战序列
第1坦克集团军（司令卡图科夫中将）
第6坦克军（军长格特曼少将）
第22坦克旅
第112坦克旅
第200坦克旅
第6摩托化步兵旅
第1 461自行火炮团
第538反坦克炮团
第1 008反坦克炮团(https://www.daowen.com)
第270迫击炮团
第31坦克军（军长切尔尼琴科少将）
第100坦克旅
第237坦克旅
第242坦克旅
第3机械化军（军长克里沃舍因少将）
第1机械化旅
第3机械化旅
第10机械化旅
第1近卫坦克旅
第49坦克旅
第35反坦克炮团
第265迫击炮团
第5近卫坦克军（军长克拉夫琴科少将，7月8日转隶第1坦克集团军）
第20近卫坦克旅
第21近卫坦克旅
第22近卫坦克旅
第6近卫摩托化步兵旅
第48近卫坦克团
第1 499反坦克团
第454迫击炮团
第1 696高射炮团
集团军直属部队
第309步兵师
第8高射炮师
第86独立坦克旅
第180独立坦克旅
第192独立坦克旅
第33加农炮旅
第27反坦克炮旅
第59独立坦克团
第60独立重型坦克团
第36近卫迫击炮团
第316近卫迫击炮团
第4近卫反坦克炮团
第12反坦克炮团
同时，第1坦克集团军在8月5日的进展也很成功，至黄昏前后已经进抵克里莫夫，切断了德军托玛洛夫卡守军向南后撤的退路。
第5近卫坦克集团军则向德军左翼进行了大纵深的大迂回，德军发现了苏军第5近卫坦克集团军的迂回行动，只能通过拉长防线来阻止苏军的迂回，但这需要大量的兵力，而这恰恰是德军眼下最缺乏的，因此随着防线逐渐延伸，防御也越来越弱，根本无法阻挡德军的突破。至傍晚时分，第5近卫坦克集团军已经完成了大迂回，威胁到了德军第19装甲师和第167步兵师的侧后。
面对如此危急的局面，德军肯普夫战役集群却已经没有任何预备队可以来挽回，距离最近的援军第3装甲师也至少在一天的路程之外，显然已经远水救不了近火了。
▲西方方面军司令科涅夫。
同时，苏军最外侧的两翼部队第27、第40集团军从5日凌晨发起的进攻也卓有成效。左翼的第27集团军突破了德军的防线，并接连击退了德军几次反击，从西面逼近了托玛洛夫卡。右翼的第40集团军在5日的进攻中，仅仅只用了3小时就突入德军防线4千米，为跟进扩张战果的第2坦克军打开了通道，第2坦克军随即进入突破口，一下又向德军防线突进了8千米，迫使德军第48装甲军不得不将预备队第7装甲师调到这一地区，来反击苏军咄咄逼人的攻势。
在沃罗涅日方面军取得一连串进展的时候，草原方面军的表现却相形见绌，不过这也情有可原，毕竟草原方面军原来进攻最锐利的装甲铁矛第5近卫坦克集团军已经划归沃罗涅日方面军，以至于草原方面军自己只剩下第1机械化军这唯一的装甲力量。而且由于德军的顽强抵抗，不得不在8月4日就提前动用了第1机械化军，但依然无法突破德军的防线。草原方面军司令科涅夫只好向朱可夫求援，请求增派装甲部队。4日晚，朱可夫同意将第6近卫机械化军从第5近卫坦克集团军中调出，划归草原方面军。
得到了这支装甲力量后，科涅夫的底气自然壮了不少。在5日的进攻中，他以第53、第69集团军从正面，第7近卫集团军从东面进攻别尔哥罗德，而真正的打击铁拳则是第5近卫机械化军从西南方向的大迂回。尽管德军的防御还是非常顽强，但从正面强攻的第53、第69集团军还是缓慢地逼近了别尔哥罗德，第7近卫集团军也强渡北顿涅茨河，从东面威胁别尔哥罗德。当德军发现苏军第5近卫机械化军的大迂回之后，曼施坦因立即意识到如果不当机立断放弃别尔哥罗德，那么在这一地区的德军将全部落入苏军的包围，于是他马上下令放弃别尔哥罗德，向哈尔科夫撤退。
8月5日晚18时，苏军解放了别尔哥罗德，但在这一地区的德军却得以逃出了苏军的包围，有序地撤向哈尔科夫。8月5日，苏军在库尔斯克北线解放了奥廖尔，在南线则解放了别尔哥罗德。消息传到莫斯科，斯大林下令在红场以120门礼炮鸣放12响以示庆贺，这也是苏联在战争中首次以鸣放礼炮的形式来庆贺苏军的胜利，此后这也就成了苏联一项惯例，正所谓先例既开，来日方长！
▲被苏军击毁的德军坦克残骸和德军士兵的尸体。
至8月6日，“鲁缅采夫”行动第一阶段胜利结束，别尔哥罗德和托玛洛夫卡都已落入苏军之手，尽管没能大量歼灭德军有生力量，但战场态势还是在向苏军越来越有利的方向发展。朱可夫随即命令进入第二阶段战斗，草原方面军继续从正面进攻哈尔科夫，沃罗涅日方面军以步兵尽快解决被围的德军残部，装甲部队则继续向德军纵深突进，从西面迂回哈尔科夫。
▲苏军反坦克小组，旁边是被击毁的德军III号坦克。