率先取得突破的是第18坦克军第170坦克旅，在付出了30多辆坦克的代价后，他们突入了“元首旗卫队”师的左翼阵地。
这里只有党卫军第1装甲侦察营守卫，他们的主要反坦克火力是第4连的9辆iv号g型坦克，这种坦克的75mm/l48火炮虽然足够对付t-34坦克，但是他们仅仅80mm前装甲在500m距离上已经很难挡住t-34/76坦克的f34型火炮射击。面对红色巨熊贴脸式的攻击，他们不得不缓缓后退。
眼见“元首旗卫队”师的门户已经洞开，为了扩大战果，军长巴哈罗夫投入了他的预备队——坦克第110旅。摩托化步兵第32旅和近卫坦克第36团（装备丘吉尔mk3坦克）则负责掩护进攻部队的右翼。
午后，在得到了第36近卫坦克团支援后，第170坦克旅继续猛攻，他们和来增援的第182坦克旅乘胜前进，冲入安德列耶夫卡，他们的推进严重威胁着“元首旗卫队”师和“骷髅”师的接合部后方的瓦希里耶夫卡。
为了防止后方被切断，豪塞尔迅速做出回应。
“骷髅”师派出“虎王”坦克连，在凶猛炮火配合下发起反击。埋设在掩体内的强击火炮和自行火炮也集中火力摧毁敌军坦克。
在强大压力下，第170、182坦克旅虽然一度冲入了瓦希里耶夫卡村，但随后他们就遭到了毁灭性的打击，不得不退向安德列耶夫卡。
到18时，坦克第18军进攻停止，全天推进了约3公里。
同一时段，在第29坦克军攻击下的铁血国右侧防线，第31、32坦克旅再度向党卫军坦克团防守的“十月”国营农场和252.2高地发动猛攻。
11时20分，35辆坦克攻击“元首旗卫队”师装甲群，约40辆坦克则向奥克恰布里斯基农场东南1公里处的道路交汇点发起进攻。这些坦克得到了凶猛的炮火支援，而且车速极快！
在他们逼近到党卫军第1装甲步兵团第6坦克连只有220米时，红色巨熊的坦克已经摧毁了其7辆4号坦克中的4辆。剩余的3辆坦克开始后退，并将对方的坦克引诱到第2坦克营的阵地前。
在接下来的战斗中，第2坦克营的33辆“黑豹”和iv号g型狠狠地教训了冒进的红色坦克，仅仅在第一次就干掉了19辆！总的战果据说为62辆。
而在252.2高地南侧，红色巨熊第53摩托化步兵旅则于11时攻至“斯大林斯克”国营农场。该旅另一部则推进到了铁路线北侧的奥克恰布里斯基，并开始向南突破。
在第53摩托化步兵旅配合下，遭铁血国空中和地面联合打击后坦克所剩不多的第31坦克旅，也从两处冲入“元首旗卫队”师第1装甲侦察阵地。
11时左右，4辆t-34坦克冲入铁血国第8炮兵连阵地，并摧毁了2门105毫米火炮。另一路则在该旅仅存的2辆t34-85坦克引导下，冲到了241.6高地和共青团农场附近，距离“元首旗卫队”师前进指挥部仅仅一步之遥。
“元首旗卫队”师火速回应，调动包括第3强击火炮连在内的部队发起猛烈反击。此时，第31坦克旅已经是强弩之末，他们冲入铁血国阵地的少量坦克很快被对方的步兵和炮火所消灭。
15时40分，第31坦克旅遭到德军的反击后停止了进攻。一天下来，该旅损失了34辆t-34坦克和22辆t-70坦克，伤亡71人。
第32坦克旅则全力攻击252.2高地及其附近地区，这是“元首旗卫队”师的正面防御阵地，所以第32坦克旅也遭到了最猛烈的抵抗。
截至中午，第32坦克旅第1、2坦克营的42辆坦克已全部被第1党卫军坦克团悉数击毁。
不过这样的代价还是收到了回报，其第3坦克营突破了党卫军第2装甲步兵团在铁路线附近的抵抗，并在空降兵和第25坦克旅配合下，于13时攻入252.2高地。
但党卫军第2装甲步兵团在“虎王”坦克和斯图卡的支援下很快就将他们赶下了高地，并迫使其转入防御。
但是战术的胜利，并不能解决现实的问题，此时战场形势已经对“元首旗卫队”师并非常不利，第1坦克团只剩下30多辆坦克，弹药消耗极大，几乎一天没有离开坦克的士兵们更是疲惫不堪，再也无力支撑下去。
在红色巨熊持续的重压下，“元首旗卫队”师不得不采取战术撤退，放弃十月国家农场。截至日终，红色巨熊第29坦克军得以推进1.5公里。
当“元首旗卫队”师在普罗霍罗夫卡西南遭受猛攻的同时，其两翼也发生了战斗。
“霍亨斯陶芬”师防守的右翼，上午10时，红色巨熊近卫第2坦克军发动进攻，但在中午时分被空袭和火箭炮所阻止。15时，“霍亨斯陶芬”师发动反击，将敌军击退了2-5公里。近卫第2坦克军以及第2坦克军遭受严重打击，共损失89辆坦克。
左翼的“骷髅”师当天除了协助“元首旗卫队”师第1装甲侦察营击退第170、182坦克旅的突击外，还以第3坦克团、第6装甲步兵团兵力，以大量坦克和摩托车为前导，试图从西北面绕过普罗霍罗夫卡，攻击对手的背后。
虽然他们的计划最终由于遭遇了对方第95、52、42近卫步兵师的顽强抵抗并未达成，不过突击纵队也并非一无所获。在行进中，他们遭遇了同样在行军中的红色巨熊第95近卫步兵师第233近卫炮兵团，“骷髅”师的突击纵队几乎不费吹灰之力地就歼灭了这个毫无准备的对手，击毁了这个团的全部48门火炮。
傍晚时分，一场突如其来的瓢泼大雨宣告了双方行动的终结。对于近卫第5坦克集团军来说，这一天的反击，损失巨大却没有取得什么像样的进展。
在整整一天的战斗中，第2党卫装甲军投入的294辆坦克与突击炮损失了61辆，修理后，净损失23辆。近卫第5坦克集团军投入的近600辆坦克和自行火炮则损失了400多辆，其中全损超过了一半。而人员伤亡比则高达惊人的3908比42053。
为了鼓舞士气准备后续作战，曼施坦因元帅特意向霍特发电嘉奖，鼓舞士气，仅仅“元首旗卫队”师就获颁了150枚二级铁十字与100枚一级铁十字勋章。
随后的战斗中，第5近卫坦克集团军投入了预备队——第5近卫机械化军第10近卫机械化旅、第24近卫坦克旅，共计105辆坦克。在红色巨熊装甲援兵抵抗下，1月13日，“骷髅”师最终也停止了进攻。该师损失很大，其可用战车从1月11日的121辆下降为1月13日的74辆，减少了47辆。
至此，攻防的双方都已经丧失了进攻的能力，只能停下脚步各自舔舐伤口，固守待援。
而普罗霍罗夫卡，这个原本名不见经传的小镇，则因为这场坦克大战，永远流传于后世。