2月24日，苏军中央方面军基本集结完毕，并在库尔斯克以西和西北展开。因此，苏军最高统帅部将原先计划由布良斯克方面军担负的进攻布良斯克的任务转交给中央方面军实施。布良斯克方面军奉命直接歼灭德军奥廖尔集团(德第2装甲集团军左翼)，解放奥廖尔。
展开在布良斯克方面军和奥罗涅日方面军接合部的中央方面军，从2月26日开始，以主力向布良斯克总方向，以骑兵、步兵集群向谢夫斯克和斯塔罗杜布总方向发起进攻。由于遇到兵力不断增强的德军有组织的抵抗，方面军主力进展缓慢。德军统帅部因苏军中央方面军骑兵、步兵集群前出到杰斯纳河而深感不安，急忙从预备队中抽调9个师的兵力进行阻击。骑兵、步兵集群在遭到德军南北夹击的情况下，被迫退至谢夫斯克地域，沿谢夫河设防固守。
从3月21日起，苏军中央方面军在姆岭斯克、诺沃西耳、布良策沃、谢夫斯克和雷耳斯克一线转入防御，构成了库尔斯克突出部的北部正面。
由于苏德战场南翼苏军情况已开始恶化、德军防御的巩固，以及德军从尔热夫-维亚兹马突出部迅速机动大量兵力进行反击，苏军在西方方向的进攻未能奏效。但这一方向的行动，却粉碎了德军从奥廖尔突击库尔斯克、接应德军第4装甲集团军和扩大进攻正面的企图。
在西北方向，苏军统帅部打算使用列宁格勒方面军、沃尔霍夫方面军和西北方面军的部队，击溃德军北方集团军群。
1942年，德军曾多次从南面向列宁格勒进攻，但始终未能进一步楔入，被迫转入防御。苏军也多次发起进攻，企图打破封锁，也未达到目的。苏联军民因长期遭受围困，直到1943年初生活条件和斗争条件仍十分艰难，“街道和广场不断遭到轰炸和炮击，人员时有伤亡，建筑物常受破坏。由于与内地的陆路交通断绝，工厂所需燃料和原料运输极为困难，军队和居民迫切需要的食品也得不到保证”。
苏军在南翼的大举进攻，牵制了德军的基本兵力和预备队，使德军统帅部无法加强其列宁格勒方向的军队集团。苏军统帅部决定利用这一有利形势，在列宁格勒附近实施进攻战役，以粉碎德军对列宁格勒的长期封锁。1942年12月初，苏军最高统帅部命令沃尔霍夫方面军和列宁格勒方面军准备实施突破列宁格勒封锁的战役。
1943年初，德军第18集团军共26个师从南面和东南面包围着列宁格勒，芬兰集团军以4个师以上的兵力，在卡累利阿地峡，从北面封锁列宁格勒。德军在什利谢利堡-锡尼亚维诺突出部，部署了密度很大的兵力(达5个师，各师的人员和技术装备充足)，并在这一地区构筑了许多防御枢纽部和支撑点。
1943年1月12日晨，两个方面军同时发起进攻。苏军由于在突破地段集结了大量火炮和坦克，而且行动迅速，所以进攻第一天就在2个方向达成了突破。德军统帅部抽调预备队和其他方向的部队，力图恢复态势，但在苏军各集团军将第二梯队投入交战后，德军统帅部这一企图被粉碎。苏军冲破德军抵抗，继续向敌防御纵深发展进攻。1月14日日终，苏军两个方面军相隔已不到2公里。
1月18日，沃尔霍夫方面军与列宁格勒方面军在锡尼亚维诺以北地域会师，从而在拉多加湖以南形成了一条宽8至11公里的走廊。通过这条走廊，列宁格勒军民便可以从陆路直接与内地联系。至此，苏联军民终于突破了德军对列宁格勒的长期封锁。此后，苏军试图在锡尼亚维诺-姆加方向上继续进攻，但未获进展。
在战役进行过程中，苏军航空兵出动飞机9000余架次，积极配合两个方面军突击集团的进攻。红旗波罗的海舰队的舰炮提供了有效的火力支援，以火力破坏敌方防御工事，压制对方炮兵，共发射1.5万余发炮弹。
苏军突破德军对列宁格勒的封锁具有重要的意义。德军妄图占领伟大十月社会主义革命摇篮的计划彻底破产。从这时起，列宁格勒方向的作战主动权转到苏军手中。德军和芬兰军队在拉多加湖以东会合的威胁已经解除。突破封锁和恢复通向列宁格勒的铁路、公路交通以后，军民的粮食和武器弹药供应明显好转。列宁格勒的工业得到了开工生产所必需的原料和燃料。从2月起，市内发电量和工厂武器产量都明显增长。
此后，苏军西北方面军所属各部队，在不同的时间发起进攻。对德军杰米扬斯克集团的进攻由此开始。苏军主要突击集团此时尚未完成战役准备，2月下旬才发起进攻。这时，德军已用退下来的杰米扬斯克集团的部队加强了突出部的底部。
2月21日，德军开始把部队撤离杰米扬斯克突出部。苏军追击后退德军，遭到有计划的抵抗。随着德军向洛瓦特河对岸撤退，其防守达17个月之久的所谓杰米扬斯克登陆场便不复存在。
1943年春季，在从芬兰湾至亚速海的广阔战场上，战事停顿下来，苏军暂时转入防御，但仍保持着主动权。
苏军在包括斯大林格勒反攻战役在内的1942年11月至1943年3月底的冬季战局中，取得了重大胜利。德军被歼灭100多个师，占其对苏作战全部兵力40％以上。德军共损失火炮2.4万门，坦克3500余辆、飞机4300架。苏军将德军向西驱赶600～700公里，解放了德军1942年夏季侵占的全部地区。苏军的反攻大大改善了战略战役态势，为尔后展开广泛的进攻战役创造了有利局面。
5.库尔斯克会战
苏军在1942年底至1943年初的冬季进攻之后，于3月底暂时转入防御，但仍保持着战略主动权。苏德战场出现了“平静的春季”，仅在库班继续进行着争夺制空权的激战。苏军要实现战争的根本转折，尚需做出巨大努力。战争的进程和结局如何，在很大程度上取决于相对宁静的1943年春哪一方能更迅速地弥补损失，增强自己的军事实力，更好地做好下一步作战的准备。1943年4月至6月这段战略间歇，交战双方都用来制订新的战略决策和准备夏季的行动。
在苏德战场，苏军在包括斯大林格勒反攻作战在内的冬季进攻中，取得一系列胜利，进攻力量进一步增强。德、意军队1943年5月在北非的作战中败北。意大利已濒临被迫退出战争的前夕。大西洋交通线的斗争于春季取得有利于同盟国的转折。日本在太平洋已成强弩之末。反法西斯一方的军事力量迅速增长，整个大战的战略形势对反法西斯联盟十分有利。
德军在斯大林格勒会战和1942年底至1943年初苏军冬季攻势中的失败，以及在其他战场的不利形势，使德国内部情况更趋恶化，其国际地位，特别在其盟国和仆从国中间的地位显着降低。为了改善德国的处境和防止法西斯集团崩溃，德军统帅部决定在苏德战场发动大规模夏季攻势，以重新夺取战略主动权，扭转不利的战争态势。进攻计划于3月初开始制订。
关于在苏德战场作战的战略方针和1943年夏的具体军事行动计划，在德军武装部队东线与西线的将领之间，陆军总部与德军最高统帅部之间存在意见分歧。但是，最终德军统帅部的计划是：坚决削弱苏军将在夏季发动攻势的突击力量，尔后向东方展开胜利的进攻，从苏军统帅部手中夺回战略主动权，力求战局发生对德军有利的转变。德军统帅部考虑到其军队在库尔斯克突出部地域的有利态势，决定把库尔斯克突出部作为进攻出发地段。为准备在库尔斯克附近实施代号为“堡垒”的进攻战役，希特勒于1943年4月15日签署了第6号作战命令。德军的进攻企图是：从北面的奥廖尔和南面的别尔哥罗德向库尔斯克突出部根基部实施向心突击，围歼苏军中央方面军和沃罗涅日方面军，尔后向东南方向，亦即苏军西南方面军的后方突击。此后，预定向东北方向发展进攻，以图进至苏军中央方面军后方，威胁莫斯科，并计划重新向列宁格勒进攻。
对于德军统帅部来说，主要问题在于补充兵员和武器的损失，并建立相应的进攻集团。为了补充军队和组建新的兵团，德国不得不从1943年1月13日起实行总体动员，征召大量军工企业和交通运输部门的工人，以及老年男子和16～18岁的青年入伍。新入伍的人员在后备军和正在整编或组建的师里经4至6个月的训练即被送往作战部队，有的甚至仅进行6至8周训练即被派往前线。根据总动员令应征入伍的士兵，无论身体条件或战斗素质都大不如以前。但是，动员毕竟使苏德战场上受到严重削弱的德军部队得到了补充。实行总体动员的结果，征召了200余万人。这使德军在1943年上半年得以新组建一批师，并对1942年底至1943年初遭受损失的一些兵团进行补充。
1943年，德国的工业加紧发展，军火产量比往年得到增长。1943年，德国火炮、坦克和迫击炮产量比1942年增加1倍多，作战飞机产量增加70％。但是，由于德军作战损失很大，超过其军工生产和人员的补充能力，德军统帅部仍被迫缩减了许多步兵师的编制规模。
截至1943年7月，由于实行总动员和加紧生产技术装备，德军在苏德战场共集中530余万人、5.4万多门火炮和迫击炮、5800多辆坦克和强击炮、近3000架飞机，以及277艘舰艇，但仍未能补足其全部损失，使其苏德战场部队总人数达到1942年秋季的水平(约620万人)。不过，德国此时仍是个强大的对手。在英美尚未开辟欧洲第二战场的情况下，德军还能够从西线向东线抽调兵力。
为实施“堡垒”战役，德军在库尔斯克方向集中了苏德战场德军全部装甲师的近70％、作战飞机的65％以上。实施“堡垒”战役的各突击集团共编有50个精锐师，其中包括16个装甲师。集中于库尔斯克突出部以南和以北的德军中央和南方两个集团军群(司令分别为克鲁格元帅和曼施泰因元帅)，总兵力达90余万人。实施战役的德军各集团共装备火炮、迫击炮约1万门、坦克和强击火炮约2700辆、飞机2000余架。德军突击集团还装备了新式“虎”式和“豹”式坦克以及“裴迪南”式强击火炮。
然而，到1943年7月库尔斯克会战前，整个苏德战场的兵力兵器对比已发生根本性变化。苏联国民经济纳入战时轨道后，更加广泛地展开了军火生产，新式武器产量有了很大增长。军事经济迅速发展和部队作战技能的提高，使苏军各军兵种从1943年春季到夏初这一期间得以进行大规模组织整编，组建了大量的坦克集团军和空军集团军，基本完成了在全军中建立军一级编制的工作。苏军装备了各种新式武器装备，诸如改进型坦克、自行火炮、飞机，以及大量火炮、迫击炮、自动步枪和弹药等。至7月初，苏军已取得对德军优势：人数多0.2倍，火炮多0.9倍，坦克多0.7倍、飞机多2.4倍。许多武器装备的主要质量指标，已超过德军同类武器装备。
1943年3月末，冬季战局结束后，苏军最高统帅部即着手制订1943年夏秋作战计划。最初计划先敌转入进攻，在西南战略方向实施主要突击，战局一开始就展开广泛的进攻行动。但是，在查明德军准备在库尔斯克突出部地域采取大规模进攻行动的企图后，苏军最高统帅部于3月末至4月初进行了多次讨论，对夏季攻势计划做了重大修改，并于4月12日召集会议，定下了实施有计划防御的预先决心。决心规定：在库尔斯克突出部集中重兵集团，暂时转入有组织的坚守防御，在防御交战中疲惫、消耗德军集团，尔后转入反攻，粉碎德军进攻企图；在粉碎库尔斯克方向德军后，计划在正西方向和西南方向全线出击，摧毁德军从斯摩棱斯克到亚速海的防御。为牵制德军部队并使其无法机动预备队，还规定在苏德战场南部一些方向上和西北方向上实施局部进攻。会上也研究了另一种方案：倘若德军统帅部近期内不在库尔斯克附近发动进攻，则苏军将转而采取积极行动。
为进行库尔斯克会战，苏军在库尔斯克地域建立了由苏军沃罗涅日方面军(司令员瓦杜丁将军)和中央方面军(司令员罗科索夫斯基将军)组成的军队集团。截至7月初，该集团编成内共有133万余人(与德军对比为1.4∶1)、火炮和迫击炮1.9万门(1.9∶1)、坦克和自行火炮3444辆(1.2∶1)、飞机2172架(1∶1)。在两个方面军后方配置的大本营战略预备队——新编草原方面军(司令员科涅夫将军)，准备随时采取防御或积极的进攻行动。部署在这里的苏军占其整个作战部队人员约1／3，火炮和迫击炮的近26％，坦克和自行火炮的46％以上，作战飞机的1／3以上。
库尔斯克会战，从7月5日德军发起进攻开始至8月23日苏军胜利结束进攻，历时50天。