Ширина полосы 5-й гвардейской танковой армии для нанесения контрудара оставляла 10 км, а глубина её задачи на 12 июля — около 25 км.
По решению командующего 5-й танковой армией, контрудар предусматривалось нанести в двухэшелонном построении. В первом эшелоне находились 18-й и 29-й танковые корпуса и во втором эшелоне — 5-й гвардейский мехкорпус. Приданный армии 2-й танковый корпус, находясь в обороне в непосредственном соприкосновении с противником, должен был прикрыть выход в исходные районы 18-го и 29-го танковых корпусов, а с началом контрудара прикрывать их правый фланг наступлением на Сухо-Солотино. Левый фланг армии прикрывался 2-м гвардейским танковым корпусом, имевшим задачу нанести удар из района восточнее Ясной Поляны на Яковлеве.
Боевые порядки корпусов были также глубоко эшелонированными, что видно из построения 18-го танкового корпуса. Корпус был построен в три эшелона. Ширина его полосы для нанесения контрудара равнялась 5 км. В первом эшелоне находились 181-я и 170-я танковые бригады, во втором — 32-я мотострелковая бригада и 36-й гвардейский танковый полк, в третьем — 110-я танковая бригада и мотоциклетный батальон.
Такое глубокое построение армии и корпусов обеспечивало наращивание силы из глубины и давало возможность сохранять общее превосходство над противником до успешного выполнения поставленной задачи.
До начала контрудара 2-я и 17-я воздушные армии силами штурмовых и бомбардировочных корпусов под прикрытием истребителей провели непосредственную авиационную подготовку по боевым порядкам танков, артиллерии и пехоты противника. Всего было произведено 1002 самолёто-вылета. Одновременно 5-й истребительный корпус патрулированием в воздухе прикрывал главные силы 5-й гвардейской танковой армии от воздействия вражеской авиации.
Боевые действия 5-й танковой армии при нанесении контрудара приняли характер встречного сражения, поскольку одновременно с началом контрудара противник в свою очередь с двух сторон перешёл в наступление на Прохоровку. Из района западнее Прохоровки наступали четыре танковые и одна пехотная дивизии, а из района Рокавец на Прохоровка с юга — три танковые дивизии.
Действия 5-й танковой армии во встречном сражении развивались на двух направлениях: западнее Прохоровки действовали главные силы армии, а южнее Прохоровки — два отряда, объединённые под общим командованием заместителя командующего 5-й танковой армии. В состав одного отряда вошли 11-я и 12-я механизированные и 26-я танковая бригады, а также части 92-й гвардейской и 375-й стрелковых дивизий. Второй отряд состоял из 53-го гвардейского танкового полка, 1-го гвардейского мотоциклетного полка, 689-го истребительно-противотанкового артполка и 678-го гаубично-артиллерийского полка.
Боевые действия главной группировки 5-й гвардейской танковой армии западнее Прохоровки начались в 8 ч 30 мин 12 июля наступлением 18-го и 29-го танковых корпусов. Поддержанные массированными ударами артиллерии и авиации, 18-й танковый корпус силами 181-й и 170-й танковых бригад нанёс удар с северо-востока на совхоз «Октябрьский», а 29-й танковый корпус силами 32-й и 21-й бригад — с юго-востока. Сломив сопротивление контратакующих частей противника, бригады концентрическими ударами к 14 ч 00 мин этого дня овладели совхозом «Октябрьский».
В то время когда шли бои за совхоз «Октябрьский», противник в свою очередь перешёл в наступление на участке Красный Октябрь, Козловка. Прорвав оборону 52-й стрелковой дивизии, начал развивать наступление в северо-восточном направлении.
Для срыва этого наступления противника и охвата правого фланга его наступавших войск командующий 5-й танковой армией по приказу командующего фронтом направил 18-й танковый корпус в направлении Андреевка, Васильевка. Выделив вперёд в качестве передового отряда 181-ю бригаду, 18-й корпус после овладения совхозом «Октябрьский» приступил к выполнению указанной задачи. Разгромив на своём пути отдельные танковые группы противника, главные силы корпуса к 17 ч 00 мин захватили Андреевку, а его передовой отряд (181-я бригада) с ходу атаковал двигавшуюся вражескую колонну танков из 40 машин и, разгромив её, овладел Васильевкой. Успешным выполнением поставленной задачи 18-й танковый корпус вынудил наступавшие с рубежа Красный Октябрь, Козловка войска противника в районе высоты 226, Полежаев перейти к обороне. Важную роль в срыве этого наступления немцев сыграла также 95-я гвардейская стрелковая дивизия, упорно оборонявшая район Полежаев.
Дальнейшее продвижение 18-го танкового корпуса после овладения Андреевкой и Васильевкой было остановлено сильным огнём и контратаками танков противника. По приказу командующего армией корпус занял на достигнутом рубеже круговую оборону, расстреливая огнём с места контратакующие группы немецких танков. Общее продвижение 18-го танкового корпуса за 12 июля равнялось 3 км.
Действия 29-го танкового корпуса после овладения совхозом «Октябрьский» также свелись к отражению огнём с места неоднократных атак танков противника. Только его 53-я мехбригада нанесла удар на совхоз «Комсомолец», где и разгромила оборонявшиеся части противника. Однако после того как противник дополнительно перебросил крупные силы к совхозу «Комсомолец», бригада отошла в исходное положение и совместно с главными силами корпуса вела в дальнейшем оборонительные действия.
Удар противника из района Рохавец на Прохоровку с юга был успешно отражён выделенными из состава 5-й танковой армии двумя отрядами.
Выдвинувшись в район Покровка, Авдеевка, правый отряд нанёс контрудар с северо-запада и северо-востока на Рындинку, а левый отряд — на Ново-Хмелевое. Этим контрударом наступавшие войска противника не только были остановлены, но и отброшены с большими потерями в исходное положение за реку Северный Донец.
В ходе боёв в районе Прохоровка в течение 12 июля противник потерял около 300 танков, 500 автомашин и свыше 4500 солдат и офицеров.
Общее соотношение войск в Прохоровском сражении на 10 июля 1943 г. приведено в Приложении.
Встречное сражение, в котором с обеих сторон участвовало около 1500 танков и которое поддерживалось с воздуха таким же количеством самолётов, протекало с огромным напряжением и характеризовалось разнообразными действиями. На одних участках проводилось наступление с одновременным отражением контратак противника, на других — оборона с одновременным нанесением массированных контрударов по наступавшим вражеским войскам.
Встречное сражение, длившееся в течение одного дня — 12 июля, выиграла 5-я гвардейская танковая армия. Она нанесла врагу настолько серьёзные потери, что он вынужден был отказаться от дальнейших попыток продолжать активные наступательные действия и перешёл к обороне.
12 июля наступил кризис немецкого наступления. В этот день фашистское командование полностью отказалось от достижения своей основной цели — овладения Курском с юга. В этот же день перешли в наступление войска Западного и Брянского фронтов на орловском направлении.
Соотношение сил во встречном танковом сражении 12 июля 1943 г. приведено в Приложении.
Потерпев неудачу прорваться к Курску через станцию Прохоровка, немцы с 13 июля повсеместно перешли к обороне. Лишь на участке юго-западнее Прохоровки они попытались окружить часть войск 69-й армии, находившихся в полосе между реками Северный Донец и Липовый Донец. Однако и эта попытка немцев закончилась безуспешно. 16 июля они были вынуждены прекратить наступление и на этом участке фронта, а к 23 июля отброшены на тот рубеж, с которого начали наступление на Курск с юга.
