1943年1月，苏军成立了坦克第1集团军。在最初计划中准备用于在列宁格勒对德军的反击战。不过之后由于哈尔科夫方向形势严峻，从3月开始，该集团军开始调往库尔斯克方向。3月23日，集团军部队已经开始在奥博扬（库尔斯克以南25千米）开始建立纵深40千米的稳固防御阵地，任务是防止敌军从南部突破库尔斯克，并从西南、南和东南进行反突击。很快，他们就迎来了坦克集团军成立以来的第一场激战。
1943年7月的库尔斯克会战中，坦克第1集团军担任了南面突出部的重点防御任务，它隶属于沃罗涅日方面军。当时，苏军沃罗涅日方面军预计德军的主攻方向在库尔斯克-奥博扬或别尔哥罗得-科罗恰。因此在方面军中央和左翼164千米的正面地带有4个集团军防御：第38和第40集团军、近卫第6和第7集团军。卡图科夫率领坦克第1集团军担任第2梯队，配置在奥博扬和库尔斯克方向；同梯队还有第69集团军，配置在别尔哥罗德、科罗恰、沃尔昌斯克和新奥斯科尔，任务是固守第3防御地带并做好反突击准备。
为击破德军空前强大的装甲兵团，方面军在相当短的时间内构筑了数道防御地带和地区，纵深共达250-300千米。苏军防御战术地幅由主要防御地带和第二防御地带组成。主要防御地带内有三道阵地，纵深5-6千米，由各步兵军的第一梯队师占领。第二防御地带距离主要防御地带前沿10-12千米，纵深与主要防御地带大致相等。主要防御地带和第二防御地带之间在个别地段设有中间阵地或斜切阵地。第二防御地带由军的第二梯队师占领。此外还构筑了3道方面军防御地区。后备草原军区沿罗索什诺耶、白科洛杰济一线构筑了防御地区，沿顿河左岸构筑了国家防御地区。
工程构筑的基础是四通八达的堑壕和交通壕配系。在主要地带内，军队构筑了4-5道绵亘的立行堑壕。在该地带防御的每个地段平均挖掘堑壕和交通壕达70千米，使有生力量和火器能够获得在正面和纵深的自由机动力量。此外在每千米正面上平均6-7个土木发射点。最重要方向挖掘反坦克壕，所有河流、沟坎两岸都构筑了断崖。森林和小树林里设置了用地雷加强的工事。在防御纵深按规定破坏了所有的桥梁、公路和铁路。
根据苏军战史记录，坦克第1集团军在库尔斯克战役共有4万人，装备616辆坦克（其中120辆T-60与T-70轻型坦克）和30辆自行火炮、486门火炮与炮击炮-其中56门火箭炮、各种车辆上千辆 。
由于处在敌军眼皮底下，集团军在战前采取了严格的伪装和保密措施。所有的装备都在战壕中得到精心伪装。白天除特殊情况外，禁止车辆通行；夜间通行也非常注意灯光管制问题。部队驻扎在树林和沟壑外，主要是在碉堡和防空洞中，而且经过了地面和空中侦察手段的检查。采取了无线电静默，不允许通过电话讨论作战与训练问题。作战相关文件都采取口头传达并控制人数。
当时，苏军对于坦克集团军在进攻作战中的使用还缺乏经验，只是知道应该用于主要进攻方向来突破敌军防御。不过关于何时进入突破口、突破敌军防御纵深到什么程度以及如何使用好坦克集团军等理论都没有建立。此时，坦克第1集团军副司令巴拉诺维奇（Е.В.Барановичи）对一些经验教训进行了总结，特别是坦克第5集团军在斯大林格勒反攻和坦克第3集团军在奥斯特罗戈日斯克-罗索什战役中的使用。相关的报告将在军事理论研讨会议上进行汇报。
在同年6月23日的会议上，与会人员都觉得坦克集团军应该在步兵部队突破敌军主要战术防御后进入突破口。第一梯队应该有2个坦克军，每个坦克军2条通道。炮兵、工程兵和航空兵应该协助坦克集团军完成对敌主要防御阵地的突破。
沃罗涅日方面军获悉德军可能于7月5日夜间全面进攻，于是在4日22时30分在近卫第6集团军正面进行了炮火反准备，5日拂晓在另外2个集团军的正面也进行了猛烈炮击。因此德军的技术兵器遭受意外损失、联络中断使得进攻推迟到5日06时00分才发动。 这一期间坦克第1集团军作为第2梯队未参加战斗。
7月5日战役的第一天，德国第4装甲集团军的各军在近卫第6集团军地带向奥博扬实施主要突击。这一阶段苏军步兵、炮兵和自行火炮部队成功地消耗了德军坦克等技术兵器。以近卫步兵第52师为例，他们在5日11时00分直接承受了德军200辆坦克的波状冲击！但是仍能够坚守阵地。莫罗佐夫的近卫步兵第81师在5日全天击退了德军所有冲击。德军的主要突击遭受猛烈的反击后未能捞到任何便宜，而辅助突击则取得一定战果，肯普夫战役集群逐渐压制近卫第7集团军。但是德军在5日全天最大的推进距离也只有8-10千米。
第一天，德军阿道夫-希特勒警卫旗队师突破了苏军近卫步兵第52师第一道防御地带，进逼第二防御地带，这是当天德军第4装甲集团军中唯一有此战果的部队。帝国师则推进了8.5千米。肯普夫战役集群第3装甲军所属3个装甲师无一能顺利突破苏军第一防御地带，只有第7装甲师进入第一防御地带纵深。第48装甲军各师则向北推进了5-6千米，然而没有一支部队前出到苏军第二防御地带。
鉴于方面军态势，瓦图京于5日16时向卡图科夫下达了命令：坦克第1集团军必须立即在近卫第6集团军第2梯队以后的梅罗沃耶、雅科夫列沃地区占领第2防御地带。同时近卫第2、第5坦克军（笔者注：各200辆坦克）前出到杰捷列维诺和戈斯季谢沃地区。
坦克第1集团军接到命令后立即进行35千米的夜行军并于7月6日在指定地区转入防御，卡图科夫将坦克第6军（坦克和自行火炮169辆）和机械化第3军（坦克和自行火炮250辆）分配在第1梯队，而把坦克第31军（坦克和自行火炮227辆）作为第2梯队。
坦克第6军在右翼的梅罗沃耶、拉科沃和舍佩列夫卡，机械化第3军在左翼的阿列克谢耶夫卡和雅克夫列沃占领防御阵地。坦克第6军第一梯队防御正面13千米，由坦克第200旅和摩托化步兵第6旅组成；第二梯队为坦克第22和第112旅。机械化第3军第一梯队防御正面19千米，由机械化第1、3和第10旅以及近卫坦克第1旅组成，第二梯队为坦克第49旅。每个坦克旅留下了1个坦克连，而机械化旅则是下属坦克团的1个坦克连做为预备队。集团军指挥部位于德沃洛夫西南1千米佐林斯克的树林里。为防止德军预备队乘虚而入，方面军航空兵在5日夜间共出动354个架次对德军坦克和预备队集结地域进行了突击。
7月6日，德军倾巢出动实施两面攻击：一面从切尔卡斯科耶地域指向东北的卢哈尼诺；另一面从贝科夫卡地域沿奥博扬公路。德军160辆坦克分4路进至恰巴耶夫、谢比列夫卡地域，企图从行进间一举突破苏军防御。但在此却遭到坦克第6军和苏军步兵部队的阻击。德军以40-50辆坦克为一批，发起4次冲击，但均被苏军击退。德军约400辆坦克沿奥博扬公路实施进攻，遭到机械化第3军的迎击。该军2天内击退敌军8次冲击。
雅科夫列沃地域的战斗最为激烈。苏军首先迎击德军的是近卫坦克第1旅第2营，该营和德军70辆坦克顽强战斗。德军党卫军希特勒警卫旗队师在雅科夫列沃南部1千米高地遭到了近卫坦克第1旅预先在别尔哥罗德-库尔斯克公路设伏的博奇科夫斯基中尉坦克连的伏击。苏军在近距离击毁了德军先导3辆坦克中的2辆。之后，德军15辆搭载步兵从左侧绕过该连，随后频频出击，但进攻依旧被击退。德军随后进行大规模空袭和炮击，之后出动30辆坦克和1个营步兵，不过这次进攻也同样败北，被苏军击毁9辆坦克。德军继续加强进攻，由于兵力过于悬殊，该连3辆坦克被击毁，3辆坦克故障，只有4辆还能使用，因而决定在10时撤出战场。撤出过程中，1辆坦克被击中，断后的沙兰金中尉车组继续射击，掩护撤退。该车组击毁1辆德军坦克，被德军2辆坦克直接命中，只有负伤的驾驶员最终走出坦克，其余4人壮烈牺牲。此后，苏联最高苏维埃主席团追授沙兰金苏联英雄称号，并在哈尔科夫坦克学校永久保留其军籍。由于该连的英勇作战，延误了德军进攻近5个小时。直到10时德军才从南面进攻该旅，但被击退。
坦克第1集团军全力反击，个别地域每千米正面上的苏军坦克、自行火炮密度达到100辆。奥博扬方向发生了开战以来最为壮烈的装甲会战。当时德国第48装甲军集中160辆坦克分成4路纵队向恰帕耶夫、舍佩列夫卡地域推进企图突破苏军防御。苏联近卫步兵第90师和盖特曼指挥的集团军所属坦克第6军和独立坦克编队从正面迎了上去，德军坦克排成尖头楔子梯次冲击，苏军坦克则从两翼包抄攻击，坦克互相倾轧绞杀。双方多半采用零距离射击的方式决战，失去坦克的士兵用冲锋枪、火焰喷射器和车载刀斧工具展开拼杀！德军的每次冲击都被击退，双方坦克的数量急剧下降。
这时德军坦克数量应该已经压倒苏军。但在奥博扬公路另一侧，德军派出第4装甲军和第52军所有的400辆坦克铺天盖地地向坦克实力较弱的坦克第1集团军所属机械化第3军压来，四号坦克在三号支援坦克的榴弹掩护下以行进间射击后猛然发动超速冲击的方式席卷苏军阵地，但是该军在军长克里沃舍因指挥下主动迎战，采用近战肉搏抵销德军坦克火炮的优势。德军一共发起8次猛烈冲击，装甲大军形成巨浪翻滚般前所未见的进攻体系，虽然苏军步兵和炮兵时常被分割包围，但是出色的单兵素质使得苏军击溃德军的所有冲击。巴巴贾尼扬在战后回忆录写道：“大地在呻吟。交战的规模超出了人们的想象。无数的坦克、火炮和飞机堆成了废铁山。成千上万的炮弹、炸弹同时爆炸，天空烟尘弥漫。太阳在浓密的烟雾中，也只能透出微弱的光线。炮弹打在甲板上砰砰啪啪的尖叫，燃烧着的车辆上空竖起一根根浓黑的烟柱。。。”。
同时在防御枢纽部的近卫步兵第51师和近卫坦克第1旅承受了党卫军“希特勒”装甲掷弹兵师（含第13虎式坦克连）的疯狂攻击，苏军击退党卫军70辆坦克的攻击并击毁、撞毁虎式坦克2辆。
德军在中午前未能突破坦克第6军和机械化第3军的战斗队形，便重新部署兵力向近卫步兵第51师步兵第156团突击。战斗持续到半夜，德军留下了95辆坦克残骸。夜间，德军占领卢奇基，之后攻占波克罗夫卡迂回包围近卫坦克第5军，该军陷入半包围状态。该部于6日24时之前在雅克夫列沃地区顽强抵抗，但由于损失难以承受，而于7日晨后撤到贝列尼西诺、捷捷列维诺新的防御地区。这样坦克第1集团军的左翼完全暴露。
7月6日的战斗证明德军决心不惜任何代价打破坦克第一集团军和近卫第5坦克军的接合部-奥博扬。6日17时，卡图科夫迅速作出判断，命令坦克第31军坦克第100旅旅长伊万诺夫上校紧急率领该旅前出到大马亚奇基地域，任务是保障严重消耗的机械化第3军和近卫坦克第5军的接合部，防止德军预备队继续向北发展进攻。
德军中最强悍的大德意志装甲掷弹兵师这时正在另一主攻方向卢哈尼诺陷入沼泽，其拥有的2个营共20辆新型黑豹坦克在开出阵地前就开始自行烧毁或抛锚，而且由于其装甲团团长施特拉维茨上校和黑豹营的上级指挥官发生意见冲突而暂停了这些坦克的使用，使得这一地区的压力稍微减小。但是大德意志师的1个重坦克连和装甲掷弹团（罗伦茨上校指挥，其人被称为“帝国第一掷弹兵”）仍对苏军防御产生威胁。
因此奥博扬地区的攻守更不能有些许闪失，遗憾的是由于步兵未能及时配合增援，坦克第100旅的行动未能奏效。卡图科夫在回忆录中写道：“我判断情况后马上命令歼灭突入之德军。为此目的，把坦克第31军坦克第100旅派到威胁地域。我们整夜都紧张地等待着来自亚布洛金奇－大马亚奇基地域的消息。我期待这个旅在近卫坦克第5军的协同下能够击退德军。但从旅长的报告中知道，由于兵力兵器不足，他和他的友邻没有能够恢复态势。旅和军被迫转入了防御”。卡图科夫第一次表示对友邻步兵部队的不满。
而巴巴贾尼扬战后的回忆录则写道：“7月6日黄昏以前，德军党卫军阿道夫-希特勒装甲师突破了近卫步兵第51师和近卫坦克第5军的防御，从东面接近大居民地波克罗夫卡。坦克第1集团军司令员为了防止敌军向机械化第3军侧后实施突击，将其第二梯队的坦克第31军调到波克罗夫卡地域。但由于索罗京卡河上的桥梁和渡口被敌人飞机破坏，再加上对徒涉场没有进行认真的侦察，该军未能到达指定地区。7月7日，敌军得以由坦克第1集团军和近卫坦克第5军之间的缺口突入，但突入纵深总共才5、6千米”。
此时另一区域的德军大德意志师开始全面突破卢哈尼诺的苏军防御线。因此7月6日夜间苏军给卡图科夫补充了曾在第38集团军内的独立坦克第180和第192旅和几个炮兵、迫击炮团。同时卡图科夫派出坦克第31军出其不意地推进到杰捷尔维诺地域，在近卫坦克第5军协同下消灭突入之德军，并成功地在雅克夫列沃以东的第二地带恢复态势。
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