Второй, завершающий этап сражения за станцию проходил с 13 по 16 июля. В этот период Э. фон Манштейн готовился к отводу своей ударной группировки из вклинения, образовавшегося в ходе наступления с 5 по 12 июля. Чтобы максимально обезопасить себя при отходе, он приказал ликвидировать мощный узел сопротивления на стыках 4-й ТА и АГ «Кемпф», т. е. окружить и уничтожить силы 69-й А южнее Прохоровки, в междуречье Северского и Липового Донца, путём встречных ударов 2-го тк СС (4-й ТА) и 3-го тк (АГ «Кемпф»). Хотя противник не сумел разгромить эти силы, тем не менее он нанёс им существенный урон и вытеснил их из междуречья, обеспечив своим силам благоприятные условия для отступления.
Но вернёмся к предшествующим планам советской стороны. После анализа сложившейся ситуации Н.Ф. Ватутин и представитель Ставки начальник Генерального штаба маршал Советского Союза А.М. Василевский ещё 7 июля обратились к И.В. Сталину с просьбой выдвинуть для усиления прохоровского направления 5-ю гв. А генерал-лейтенанта А.С. Жадова, которая в это время занимала участок на первом фронтовом рубеже по линии Старый Оскол – село Скородное, и 5-ю гв. ТА генерал-лейтенанта П.А. Ротмистрова из района Острогожска. Предложение И.В. Сталиным было одобрено, и к исходу 9 июля армия Ротмистрова сосредоточилась восточнее Прохоровки, получив задачу усилить оборону стрелковых частей 69-й А, а дивизии Жадова начали подходить сюда через сутки. Таким образом, оба танковых корпуса, которым предстояло с 10 июля решать главную задачу 4-й ТА, уже были скованы тяжёлыми боями, резервов ни у Гота, ни и у Манштейна не было, а очередная, ещё более значительная волна советских подвижных соединений уже катила под Прохоровку.
До 10 июля все внимание командования Воронежского фронта было обращено на обоянское направление. Подход двух гвардейских армий не только заметно укрепил позиции войск фронта у станции, но и позволил Н.Ф. Ватутину усилить обоянское направление и по-иному планировать дальнейшие действия. Он начинает подготовку крупного контрудара с целью окончательно остановить 4-ю ТА и нанести ей тяжелые потери. Его к этому подтолкнул ряд факторов. Во-первых, в 5-й гвардейской и 5-й гвардейской танковых армиях насчитывалось в общей сложности более ста тысяч человек и около тысячи единиц бронетехники (танки и САУ). Эти огромные силы сосредотачивались на фланге вражеской группировки, наносившей удар в общем направлении на Обоянь. Во-вторых, разведка фронта систематически сообщала о подтягивании гитлеровцами больших резервов (корпус и больше), но объективными данными (документами, допросами пленных) это не подтверждалось. В то же время уже 8 июля с передовой стала поступать информация о том, что на флангах – 4-й ТА и АГ «Кемпф» – немцы ведут окопные работы и натягивают колючую проволоку, что наводило на мысль: враг выдыхается, но старается это маскировать. В-третьих, при передаче фронту армий Ротмистрова и Жадова И.В. Сталин поставил условие: использовать их только с разрешения Ставки для контрнаступления, а определять наиболее благоприятный момент и координировать работу по организации ввода их в бой должен был лично начальник Генштаба. Н.Ф. Ватутин лучше, чем кто-либо, понимал: перед Курской битвой, при определении района, откуда немцы нанесут главный удар, Москва допустила ошибку, неприятель основные силы бросил не против Центрального фронта, а против его войск. Убедить же И.В. Сталина в том, что для отражения столь мощного удара необходимы более значительные силы, чем он имеет, пока не удавалось. Бывший член Военного совета фронта Н.С. Хрущёв вспоминал, что ежедневно Н.Ф. Ватутин выслушивал и от Верховного, и от членов Ставки ВГК разносы и упрёки в неумении воевать, в плохой организации боевой работы. Всё это наталкивало на мысль о проведении мощного контрудара (остриё которого должно было располагаться у Прохоровки и направляться в сторону шоссе Белгород – Курск, т. е. по правому флангу 4-й ТА), с целью окончательного разгрома врага и перехода в контрнаступление.
Таким образом, немецкое и советское командование, действуя по неизвестным противостоящей стороне планам, объективно готовило в полосе наступления корпуса СС крупное танковое сражение. Но если Э. фон Манштейн и Г. Гот его спланировали заранее, ещё в мае, и целенаправленно шли к нему, то Н.Ф. Ватутин импровизировал.
