库尔斯克突出部苏军详细的兵力部署情况，总计参加第一阶段库尔斯克战役的苏联中央方面军，沃罗涅日方面军和草原方面军对德国第9和第2集团军、第4装甲集团军和肯夫兵团在兵力上占到2.4:1的优势，在坦克上占1.9:1的优势。
1941年5月4日，这一天正好是美国的独立日，也是德国未来命运的开端。德军发动了对库尔斯克的进攻战役。正如同德军将领冯梅林津在其著作中所描述的那样：五月四日这一天，天气闷热，战场上一派紧张气氛，进攻部队的士气无比高涨，他们准备不惜任何牺牲，去完成受领的任务。
5月4日下午3时，德国南方集团军群的航空兵对苏军阵地进行了猛烈的轰炸,随后奥特的第52军进行了试探性的佯攻。
紧接着，所有的德军前线将领都拿出一份新的命令，这个命令是李默亲自签发的，同时送达的还有一份新的作战计划书，当然这些作战计划也只有军级以上的将官才有权利翻看。
李默的命令很简单，不在对着库尔斯克的底部突击，哪里是苏联重兵防守的地段，苏联人的库尔斯克地区可是布置了三百多万兵力，七千多辆坦克，几万门火炮，李默明明知道这一地区聚集了如此强大的苏军，还要指挥自己的部队去冲击苏军的防线，那不是纯粹的二货吗？李默怎么干出这么愚蠢的事情来。
李默的战略意图只是把进攻方面改变，原本的计划是直接在库尔斯克的底部发动钳形攻势，这样南北对攻的直线距离大约有一百五十公里，而李默却是反其道而行之，不从库尔斯克的底部突破，而是北方攻击群向北方突击，南方攻击群向南方突击，这样一来就可以避开苏联人惊人构筑的防御阵地。同时这些地区的苏联防御力量也会薄弱得多。
德军在当天晚上紧急调动，德军的突出部只有三十公里，一个晚上的调动是足够了，就算苏联人有所发现，他们想要改变部署已经是不可能了，特别是没有时间来构筑防线。
第二天一早，北方克诺贝尔斯道夫的第48装甲军于当天傍晚由自行火炮和工兵支援的装甲步兵和步兵成功地突入了奇斯佳科夫第6近卫集团军的防线。随后南方第2党卫军装甲军奉命于次日早晨，在隋尔采夫和卢哈尼诺之间的地段发起进攻。第3和第11装甲师在其两翼进攻。
进攻第二日，德军的出其不意，顿时让苏联方面不知所措，不管他们如何的卖力，都不能阻止德军钢铁洪流的继续前进。因为斯大林把最主要的机械化军队大量布置在库尔斯克地区，并且在库尔斯克地区挖掘了大量的反坦克壕沟，而苏军的其他防线，就要相对薄弱得多了，所以李默突然转变进攻方向。便一击得手。
但是德军第48装甲军在他的正前方是一片沼泽，此时又不断遭到苏军炮火的猛烈袭击，进展缓慢。别的地方一切顺利，预想中的惨烈战斗并没有发生，李默所指挥的两百多万德军就攻入苏军的防线内。等攻击纵深达到五十到八十公里的时候，进攻中的南北攻击群就会在一次转向，向库尔斯克地区包围上去。
5月5日清晨。德军第8航空军在与苏联空军几个企图轰炸哈尔科夫地区德军机场的轰炸机团交战之后，夺取了战斗地域上空的制空权，不过他们却未能制止苏军当天对第48装甲军集结的坦克进行连续而有效的空中袭击。
在中部地区，第48装甲军右翼的豪塞尔将军的党卫军师于5月5日黄昏就突破了苏联的第一道防线，而布赖特的第3装甲军也只占领了别耳哥罗德以南顿涅次河上一个小小的登陆场。到第二天战斗结束时，德军就在三处有所突破。纵深已经到十六七英里。
虽然苏军已经在突出部相对的地方遭受了很大的损失，但他们的依然不敢把库尔斯克地区的兵力随便抽调，斯大林不开口，就算是朱可夫也是不行的，被德国突破的地区，苏军不得不拼死抵抗和反冲击，可是却没有多少效果。苏军布良方面军几十万苏军根本挡不住近百万德军的迅猛突击，他们的防线被接二连三地突破。
5月6日，第4装甲集团军继续沿着通向库尔斯克的公路进攻奥博扬。第8航空军出动飞机近一千七百架次，其中有一半是斯图卡俯冲轰炸机，他们既要支援第48装甲军和党卫军第2装甲军作战，又要对付敌空军越来越强的抵抗，德军的空中力量是不够的。5月5日夜间与5月6日早晨，奇斯佳科夫的苏军第6近卫集团军得到了大量反坦克部队的加强，卡图科夫的第1坦克集团军也开进了第二防御地带，位于第6近卫集团军之后。
5月5日，即“堡垒”战役第四日，德军终于获得巨大战果，南北两个德国攻击群成功突破苏军防线五十多公里，然后两个攻击群开始转向，对着库尔斯克包围上去。只要这一战术目标一旦达成，起码要包围一百多万苏军精锐部队，这绝对会让斯大林吐血的。
德军第48装甲军下属的“大日耳曼”装甲步兵师在隋尔采夫两侧获得突破，苏军被迫退到格列木契和隋尔采夫一线。之后第48装甲军又开始缓慢但不停顿地夺取敌阵地，并协同第2党卫军装甲军攻向奥博扬。
肯普夫集群第3装甲军则从舒米洛夫第5近卫集团军的翼侧向东北推进，进展神速，已开始向它们靠拢。不断向后撤退的苏军遭到德军炮火的截击，损失巨大。到了下午，到达隋尔采夫的坦克部队遭到猛烈的防御火力的拦击，苏军坦克部队向德军发起反冲击，但被击退。此时，战局的发展似乎越来越有利于德军，因为他们掌握了战术的机动性，并在敌人的防御地域上不断取得突破。
这就使得苏军沃罗涅日方面军感到有些恐慌，于是这个方面军采取了不寻常的措施：鉴于库尔斯克突出部西南角迄今无战斗，便命令据守该地的莫斯卡连科第38和第40集团军将其所有的炮兵部队交给第6近卫集团军。从这两个集团军还抽调了一个坦克军和数个步兵师去保卫奥博扬。同一天，第2和第5近卫坦克军对第4装甲集团军两翼的突击部队进行了反突击。
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