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8时15分，红军开始了坦克冲击前的炮击，但为了节省时间，却把原定的30分钟炮火准备时间缩短为15分钟：先是5分钟的前沿火力急袭，继而是5分钟的浅近纵深射击，最后是5分钟的第二次前沿火力急袭。
当炮击停止的一刹那，8时30分整，红军第5近卫坦克集团军司令部向全体部队发出了：“钢铁、钢铁、钢铁”的进攻信号！方才平息的炮声，很快被苏联坦克隆隆的轰鸣所取代。
“希特勒”师事先并没有预料到会遭到红军的大规模攻击。他们在早晨清除了占领地区内还在抵抗的残余红军，坦克和装甲步兵准备沿铁路两侧向普罗霍罗夫卡推进。但在德军上空却突然升起了紫色的信号烟雾，这意味着“坦克警报”！
很快，双方开始目视到对手，并紧张的数着铁路土堤和高地的棱线间不断涌出的坦克，直到多的无法计算！许多年后，幸存者还记得数百辆的坦克轰鸣时“像一大群耗子般的尖叫”。
“尖叫”声很快由远及近并变得震耳欲聋！红军第18、29坦克军的数百辆钢铁巨兽全速冲过还未消散的硝烟，水银泄地般的咆哮而来；德党卫军第1坦克团的坦克则迅速倒车，以保持有利的射击距离。在252．2高地及其周边狭窄正面内，双方约300辆坦克（苏军约200：德军97）开始了第一轮钢铁对撞！
252．2高地北侧的“奥克恰布里斯基”（“十月”）国营农场成为双方争夺的焦点。红军第18坦克军从农场以北2公里外的深谷发起攻势。据信隶属于红军第181坦克旅的40辆坦克，遭遇了“希特勒”师第13重坦克连第２排（著名纳粹坦克王牌魏特曼少尉指挥）的４辆“虎”式坦克，以及该师强击火炮营的10辆强击火炮。
车体后部插着纳粹的万字旗、形体庞大而恐怖的德国“虎”式坦克，依托苏联人自己事先挖掘的反坦克壕，利用威力强大的88毫米坦克炮在800米左右的“理想距离”对猛冲过来的红军坦克实施精确射击。前进中的苏联坦克接二连三的被击中，却几乎无还手之力。但红军坦克继续高速冲击，力图拉近与“虎”的距离。
迫于苏军坦克迅速逼近的压力，“虎”边打边撤，逐渐退过了反坦克壕（德军工兵事先将反坦克壕部分填平，作为坦克后撤的通道）。遭到重大损失的红军第181坦克旅以及侧翼的第170坦克旅，企图从东侧避开反坦克壕，结果再度遭到德军重型坦克的射击。红军损失惨重，仅第170坦克旅在奥克恰布里斯基附近就有30辆坦克被击毁，而且还丧失了旅长塔拉索夫。但依然有苏联坦克得以迫近德军，从近距离射击“虎”的侧面。德方有１辆“虎”式坦克被红军彻底摧毁，5名坦克成员全部丧命。罗特米斯特洛夫后来提到的“被极近距离发射的炮弹在装甲上打出一个大洞的虎”可能指的就是这辆。另外3辆“虎”也被苏军炮弹击中，其中魏特曼的座车被命中２发，但仗着装甲雄厚并未被摧毁，得以送到野战修理厂维修。
在红军第18坦克军左侧，第29坦克军在正面投入了第32、31坦克旅。前者由第1446自行火炮团第2、3、5连支援，沿着铁路线900米正面逼近德军防线；后者稍后发起进攻，却在前进道路上不断遭到德国飞机空袭，虽然在10时30分到达“奥克恰布里斯基”，却被空中打击所阻止，坦克已损失了约一半。
曼施坦因的南部攻势（下）钢铁的转折！（6）
红军第29坦克军的对手主要是党卫军第1坦克团第2营——“希特勒”师的主力坦克部队。进攻中由于没有相关的地图和侦察材料，大量的红军Ｔ…３４坦克竟然冲进了苏方自己挖掘的反坦克壕中。而当这些苏联坦克开始倒车退却时，却又遭到德军坦克的射击而蒙受了重大损失。红军坦克被迫改变方向，转而向左面的桥梁发动冲击。结果再次遭到德军坦克优势火力的重创，大量被击中后燃烧起来的Ｔ…３４由于失控而和友车撞成一团。战场上众多苏联坦克残骸甚至挡住了去路。激战中，德军第6坦克连也有2辆坦克全毁，2辆受伤，穿甲弹几乎消耗殆尽。到中午前，德军打退了红军两次坦克攻势，继续占有着高地。
在铁路线南侧的德军右翼防线，红军第29坦克军的另一支部队，第25坦克旅约40辆坦克从亚姆基出动，攻打斯托罗热沃耶地区。这次攻击得到了第1446自行火炮团第1、6连，第28近卫空降兵团，第2坦克军第169坦克旅的支援。
红军遇到了党卫军第1装甲步兵团和师自行反坦克营20辆“黄鼠狼”自行反坦克炮的顽强抵抗。直到战后，德方参战人员依然记得当5辆一组的自行火炮齐射时，面前的T…34喷出黑烟的情景。在斯托罗热沃耶西北面的森林和该地东部，红军第25坦克旅在德军连续炮火打击下付出惨重代价。战斗到10点，全旅只剩下6辆T…34和15辆T…70还可以使用。但红军的一个坦克营得以冲过德军防线，并逼近通向普罗霍罗夫卡的道路。9时，红军第29坦克军第二梯队第53摩托化步兵旅也开始发起攻击。
坦克遭遇战很快进入白热化的程度。当时在场的华西列夫斯基事后在给斯大林的报告中描绘：“昨天我曾在普罗霍罗夫卡西南亲自观察了我第18、29坦克军在反冲击中和敌人200多辆坦克进行的坦克战，数百门火炮和我们拥有的全部火箭炮同时参加了战斗。结果在一小时内，燃烧着的德国和我们的坦克遍布整个战场”。
在罗特米斯特洛夫和其他参战者耳边，数百辆坦克发动机和履带汇成一片的轰鸣持续了一天；在他们眼前，天空很快就被黑色的浓烟所遮蔽，大量被击中的坦克像火把一样熊熊燃烧！恶战中的普罗霍罗夫卡流淌着鲜血，蔓延着烈火，撕碎着钢铁。战争的魔影光怪陆离！一些苏联坦克被德国穿甲弹击穿后引发了弹药殉爆，炮塔被掀起后旋转着飞向天空；在失控后撞成一团的坦克间，逃出来的坦克手被压成肉泥，烧死的坦克手焦黑变形的尸体横布草原，侥幸存活下来的则躲进最近的壕沟内，寻找回到己方阵地的机会。有时候，在一个壕沟里，还会同时出现双方的幸存者。一个负伤的德国军官就在这种情况下遭遇了2个坦克被击毁的苏联坦克手。但生死挣扎中的双方都没有了继续互相残害的劲头，只是互相对视了一会，然后就分开了。
以大量友车被击毁为代价，一些苏联坦克冲击到距离德国坦克100…200米甚至几乎面对面。坦克手从光学仪器中就能清楚地看到拴在对手坦克装甲上的双手柄锯土木工具，看到出现在反坦克炮护板上的炮手红红的紧张的面孔。但也有苏联坦克因为冲得太猛，又没有及时观察周围的情况，结果错失对已经近在眼前的德国坦克开火的机会！在红军坦克的不断冲击下，德国坦克手的神经也几乎崩溃。德军一个坦克连长后来描绘道：“我们顶不住了！一半（德国）坦克拉着受伤的友车疯狂后退。……这是我第一次和这么多敌人战斗！可怕的战斗！他们（苏军）似乎要将我咬死”。
德军装甲步兵和搭载在坦克上的苏军空降兵也卷入了坦克之间的搏杀。在德军第2装甲步兵团第3营阵地上，掩体内的德国火炮，包括自行步兵炮，不断对逼近的红军坦克进行直瞄射击。德军步兵则用反坦克地雷炸毁苏联坦克，并和从坦克上跳下来的红军士兵厮打成一团。而当德国坦克反冲过来时，一些苏军坦克搭载兵甚至排成战斗队形，顶着对方密集射来的榴弹冲锋然后大片倒下！但在苏军轻武器的射击下，也有德国坦克的观瞄装置被打坏。1个德国坦克炮手的眼睛还因此受伤。但即使在如此残酷而混乱的战斗中，苏联人还维持着某些近乎迂腐的规则：一个被击伤的德军军官丢掉手枪，并展示了医护人员标志后，苏军就停止了对他的射击。
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曼施坦因的南部攻势（下）钢铁的转折！（7）
第一轮坦克对撞持续了几个小时。尽管损失严重，红军还是将第2梯队100多辆坦克也投入进攻。接近中午时，红军持续的坦克攻击开始奏效。11时…12时这段时间，苏第18、29坦克军各部队先后从“奥克恰布里斯基”农场附近闯入德军纵深。
第18坦克军第170坦克旅突入“希特勒”师装甲侦察营薄弱的阵地，打开了“希特勒”师左翼。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”重型坦克）则负责掩护进攻部队的右翼。
午后，红军第18坦克军继续猛攻。在得到了第36近卫坦克团支援后，第181坦克旅、第170坦克旅冲入安德列耶夫卡。2个红军坦克旅继续乘胜前进。他们的推进严重威胁着“希特勒”师和“骷髅”师的接合部后方的瓦希里耶夫卡。
为了防止后方被苏军切断，德国人迅速做出回应。“骷髅”师派出“虎”式坦克连，在凶猛炮火配合下发起反击。埋设在掩体内的德军强击火炮和自行火炮也集中火力摧毁苏联坦克。在德军强大压力下，红军第181坦克旅虽然一度冲入了瓦希里耶夫卡村，但随后就和友邻部队一道被迫退向安德列耶夫卡。18时，红军坦克第18军进攻停止，全天推进了约3公里。
同一时段，在红军第29坦克军攻击下的德军右侧防线，苏第31、32坦克旅再度向党卫军坦克团防守的“奥克恰布里斯基”和高地发动猛攻。按照德方记录，11时20分（德国时间9时20分），35辆红军坦克攻击“希特勒”师装甲群；约40辆红军坦克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！在逼近到德第6坦克连只有220米内，苏联坦克一举摧毁了其7辆Ⅳ号坦克中的４辆。德军剩余的３辆中型坦克开始后退，并将