Немцы с невероятной настойчивостью пытались прорубить оборону советских войск. Экипажи танков получили строжайшие инструкции: «Ни при каких обстоятельствах не останавливать танк для оказания помощи поврежденным машинам. Командиры танков должны продолжать наступление до тех пор, пока танк не утратит мобильность».
Сильнейший натиск противника пришлось выдержать частям 52-й гвардейской дивизии гвардии полковника И. М. Некрасова и 67-й гвардейской дивизии гвардии полковника А. И. Баксова, которые входили в состав 6-й гвардейской армии Чистякова. На их боевые порядки немцы обрушили огонь тысяч орудий и миномётов. Сотни самолётов с душераздирающим воем пикировали советские позиции, сбрасывая огромное количество бомб. Затем при поддержке артиллерии и авиации в атаку двинулись танки. Они шли группами от 70 до 200 машин с «Тиграми» впереди, за ними следовала пехота. Уже в первый день наступления в боях участвовало до 700 танков. Но гвардейцы не дрогнули. Противник повсюду попадал под прицельный ураганный огонь орудий и миномётов, реактивной артиллерии, а также из всех видов стрелкового оружия. Ощутимый урон врагу наносили авиация и сапёрные части. Лётчики бомбили его боевые порядки, а танки и пехота гитлеровцев находили свою погибель на многочисленных минных полях.
Донесения, которые Ватутин получал в режиме реального времени от командующих армиями и командиров корпусов, обнадёживали. Однако немцы с невероятным фанатизмом продолжали атаковать советские позиции.
— Прут и прут, гады, — сквозь грохот канонады докладывал Ватутину командующий 6-й армией Чистяков. — По 100—200 машин, «Тигры», «Пантеры»... Не успеваем заделать брешь на одном участке, а они, как саранча, появляются на другом.
Наиболее жестокие бои шли в районе населенного пункта Черкасское. Здесь бойцы 67-й стрелковой дивизии отбили несколько яростных атак противника, в которых участвовало по 70—100 и более танков. К вечеру врагу удалось вклиниться в главную полосу обороны дивизии и окружить 196-й гвардейский стрелковый полк. Но и в окружении гвардейцы продолжали упорно сражаться с наседавшими на них гитлеровцами. В ночь на 6 июля по приказу командования полк вырвался из окружения и отошёл на новый оборонительный рубеж.
В первый день наступления немцы так и не смогли прорвать оборону армий фронта Ватутина ни на одном из двух выбранных ими направлений. Лишь XXXXVIII танковому корпусу и II танковому корпусу СС удалось вклиниться в расположение советских войск на двух узких участках на глубину 8—10 километров. Но Николай Федорович хорошо понимал, что Манштейн сделает всё, чтобы мощным ударом танковых частей пробить оборону фронта, ввести в прорыв резервы и развить наступление. Эта была излюбленная тактика Манштейна, которую Ватутин прекрасно помнил как по Северо-Западному, так и по Юго-Западному фронтам. Поэтому к следующему дню сражения Николай Федорович вновь готовился с особой тщательностью. Склонившись над картой, он, на основе поступивших донесений и докладов из армий и корпусов, определял порядок действий войск фронта.
В ночь на 6 июля Ватутин выдвинул на вторую полосу обороны 6-й гвардейской армии генерала Чистякова 1-ю танковую армию генерал-лейтенанта М. Е. Катукова, а также 2-й и 5-й гвардейские танковые корпуса. Сюда же были переброшены новые истребительно-противотанковые артиллерийские соединения и части. Танкистам было приказано закопать свои боевые машины в землю и расстреливать танки противника со стационарных позиций.
В три часа ночи немцы вновь возобновили атаки в полосе 6-й армии Чистякова. Начинать операции под утро — было их железным правилом. Основной удар противник по-прежнему наносил из района Томаровки на двух узких участках: южнее Коровино — Черкасское и Стрелецкое — Ерик; вспомогательный — из района Белгорода на Корочу. Сражение продолжилось с неослабевающим напряжением. Враг бросал в атаки всё новые и новые силы. Впереди, ревя моторами, ползла в чадном дыму громадная железная лавина «Тигров» и «Пантер». За этой громыхающей сотнями гусениц армадой на бронетранспортёрах двигалась пехота. В воздухе постоянно барражировали немецкие штурмовики, оглушая своим диким воем окрестности. Пыль, гарь заволокли небо. Было такое впечатление, что наступило солнечное затмение. Манштейн не изменил своей излюбленной тактике: его танковые корпуса стремились одним массированным ударом протаранить советскую оборону.
Ватутину доложили, что к утру немцам удалось потеснить части 52, 67 и 71-й гвардейских стрелковых дивизий. Но асы панцерваффе не знали, что закопанные на взгорках, спрятанные в скирдах сена, в небольших лесочках и дубравах их ждали танки 1-й танковой армии Катукова. Они подпускали машины врага на расстояние 300—400 метров и уничтожали их прицельным огнём.
М. Е. Катуков, дослужившийся впоследствии до маршала бронетанковых войск и дважды удостоенный звания Героя Советского Союза, вспоминал: «Когда 6 июля противнику, наступавшему в направлении Обояни, удалось ценой огромных потерь прорвать главную полосу обороны и выйти ко второй, где оборонялись части 1-й танковой армии, ему пришлось вновь штурмовать позиции боевых порядков наших стрелковых соединений, а костяком, цементирующим устойчивость обороны, были танки, зарытые в землю и действовавшие как неподвижные огневые точки.
Части нашей армии в этот день отбили восемь атак гитлеровцев. Мощный танковый барьер оправдал свое назначение. Семь суток продолжались ожесточенные бои южнее Обояни. За это время восточнее автомагистрали был введен в бой 31-й танковый корпус. На узком участке направления главного удара гитлеровцы наносили массированные штурмовые удары авиацией. Они бросали в бой все новые и новые резервы, но успеха не добились».
Второй день наступления также не принес Манштейну желаемого результата. II танковый корпус СС, на острие удара которого на правом фланге находилась моторизованная дивизия «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер», вклинился лишь на очень узком участке фронта во вторую полосу обороны. Действовавший левее его XXXXVIII танковый корпус, состоящий из моторизованной дивизии «Великая Германия», 3-й, 11-й танковых и 332-й пехотной дивизии, был остановлен перед второй полосой. 7 и 8 июля немцы предпринимали отчаянные попытки расширить прорыв в сторону флангов и углубить его в направлении Прохоровки.
Ожесточенные бои шли и на Корочанском направлении. До 300 немецких танков наступали из района Белгорода на северо-восток. Однако за четыре дня тяжелых боёв III танковому корпусу удалось продвинуться на очень узком участке лишь на 8—10 километров. Здесь советские войска отражали в отдельные дни до 12 атак. Массовый героизм проявили бойцы и командиры 214-го гвардейского полка 73-й гвардейской стрелковой Сталинградской дивизии 7-й гвардейской армии. 9 июля они более 13 часов сдерживали удар 120 танков и двух полков пехоты: на острие танкового тарана шли 35 «Тигров». К вечеру 39 танков и до полка пехоты уничтожили гвардейцы. Особенно отличились бойцы 3-го батальона. Только бутылками с горючей смесью они сожгли 12 машин. Но и сами бойцы несли тяжелые потери. Из 450 бойцов и командиров батальона в строю остались только 150 человек. Когда Ватутину доложили об их беспримерном мужестве, он тут же распорядился представить всех воинов батальона к наградам, а гвардии капитанов А. А. Бельгина, И. В. Илясова и сержанта С. П. Зорина к званию Героя Советского Союза...
На направлении главного удара 9—10 июля Манштейн предпринял отчаянные усилия, чтобы прорваться к Курску через Обоянь. Он ввел в бой все шесть танковых дивизий обоих действовавших здесь корпусов. Особенно напряженные бои шли в полосе между железной и шоссейной дорогами, ведущими к Белгороду и Курску. К 11 июля его войска вышли на рубежи Гостищево, Ржавец, но до намеченной цели им было по-прежнему далеко. А ведь первоначально Ставка фюрера рассчитывала совершить победный марш до Курска за два дня. На исходе был седьмой день, а вермахт продвинулся лишь на 35 километров. Встретив упорное сопротивление, он был вынужден повернуть на Прохоровку в обход Обояни.
Все эти дни Николай Федорович испытывал колоссальное моральное и физическое напряжение. От усталости и бессонных ночей почернело лицо. Если ему удавалось поспать несколько часов, то это можно было считать огромным счастьем. Всё остальное время суток — нескончаемый калейдоскоп неотложных дел. А решения, которые Ватутину приходилось принимать, напрямую были связаны с исходом боёв и сражений на том или ином участке фронта и одновременно с судьбами тысяч людей. Некоторые решения приходилось согласовывать непосредственно со Ставкой ВГК, и в первую очередь со Сталиным, с которым Николай Федорович находился в постоянном контакте.
Верховный внимательно следил за ходом битвы, получая информацию из первых рук. Он ежедневно, иногда по несколько раз, вел переговоры с Ватутиным, представителем Ставки Василевским, членом Военного совета фронта Хрущевым, командармами, командирами корпусов. Прорыв немцами обороны Воронежского фронта на глубину 30—35 километров вызвал у Сталина недовольство.
Н. С. Хрущев вспоминал: «Положение складывалось тяжелое, Москва проявляла нервозность. Помню, мы с Ватутиным разговаривали со Сталиным. Потом взял трубку Молотов. Молотов всегда в таких случаях вел разговор грубее, чем Сталин, допускал оскорбительные выражения, позволял себе словесную бесконтрольность. Но чего-либо конкретного, кроме ругани, мы от него не услышали. Он ничем не мог нам помочь, потому что в военных вопросах был нулем, а использовался в таких случаях как бич, как дубинка Сталина. В оскорбительном тоне он говорил с командующим, а потом и со мной».
— Вы не умеете воевать! Бездари! Мы дали вам такие силы, средства, а вы... — летели, словно пули, обвинения Молотова в адрес Ватутина. Но больше всего в этом словесном потоке было матерщины.
Выслушивать жесткие монологи, конечно, было неприятно и больно. Тем более от непрофессионала Молотова, человека сугубо штатского, слабо представлявшего из московского кабинета боевую обстановку на Курском выступе. И заслужил ли эти оскорбления Николай Федорович? На тот момент у вверенного ему фронта дела действительно обстояли хуже, чем у соседей — войск Центрального фронта. На Орловском направлении немцы смогли продвинуться вперед на отдельных участках лишь на 10—12 километров. Но там и расклад сил был другой. Вся же тяжесть наступления вермахта легла на фронт Ватутина.
Впоследствии Г. К. Жуков в «Воспоминаниях и размышлениях» на это справедливо указал: «Что касается результатов оборонительного сражения на фронтах, то не надо забывать, что по 6[-й] и 7[-й] гвардейским армиям Воронежского фронта противник в первый день (5 июля 1943 г[ода]) нанёс свой удар почти пятью корпусами (II танковый корпус СС, III танковый корпус, XXXXVIII танковый корпус, LII армейский корпус и часть корпуса «Раус»), тогда как по обороне Центрального фронта — тремя корпусами. Легко понять разницу в силе ударов немецких войск с орловского направления и из района Белгорода». Но как ни сильны были удары немцев, их наступление захлебывалось. Оценив обстановку, представитель Ставки Василевский и Ватутин приняли решение предпринять мощный контрудар. 11 июля Военный совет фронта доложил в Ставку, что в шестидневных боях на Обоянском направлении противник понес огромные потери и не имеет больше резервов. К нанесению ударов привлекались 1-я танковая, 6-я гвардейская армии, часть сил 40, 69 и 7-й гвардейской армий, а также переданные из резерва Ставки ВГК в распоряжение фронта 5-я гвардейская танковая армия генерал-лейтенанта танковых войск П. А. Ротмистрова и 5-я гвардейская армия генерал-лейтенанта А. С. Жадова.