В половине девятого утра Ротмистров послал в эфир кодовое слово: «Сталь, сталь». Словно волна прошла по войскам. Последовала довольно краткая артиллерийская артподготовка с советской стороны, завершившаяся залпом «катюш». Западнее Прохоровки в поле из всевозможных укрытий вышли четыре колонны советских танков, в основном наши милые Т-34. Им навстречу вдоль реки Псел практически синхронно вышел 18-й германский танковый корпус. Зрелище тысячи сражающихся танков случается в истории единожды, и оно было здесь. Обе стороны заранее не планировали такого лобового столкновения, но вот оно произошло, и тот, кто победит, повернет колесо истории в свою сторону. Дальнейшее Ротмистров скорее слышал, чем видел. Небо заволокло чудовищное облако, а лязг металла был ни на что не похож. Ярость людей с самого начала превзошла все мыслимое.
Пишет немецкий офицер: «Нас предупредили о противотанковых орудиях и некоторых статически расположенных танках, а также о возможности появления нескольких бригад менее подвижных КВ. В реальности мы встретили, казалось, бездонный поток бронированных колонн противника — никогда я не получал такого подавляющего воображение представления о русской мощи, как в этот день. Облака пыли сделали очень трудной помощь от люфтваффе, и вскоре множество Т-34 прорвались сквозь наши оборонительные сооружения и стаями устремились по всему полю битвы». В это же время в юго-востоку от Прохоровки советский 29-й танковый корпус встретился «лицом к лицу» с эсэсовскими танковыми дивизиями «Мертвая голова» и «Адольф Гитлер». По всему периметру — от западных подходов к Прохоровке и до восточных завязалось ожесточенное сражение. Особенностью было то, что стороны словно забыли об окопной борьбе, оба противника бросились друг на друга с великой решимостью.
И природа пришла в неистовство. Дождь хлестал нещадно, и гром гремел, и молнии смешивались с орудийным громом. Танки настолько перемешались между собой, что артиллерия и авиация прекратили свою работу — невозможно было отличить своих от чужих. Чем ближе подходили к передовым немецким танкам Т-34, тем меньше была значимость брони и пушек «Тигров», равными которым в советских рядах были немногочисленные тяжелые КВ. Завязалась индивидуальная битва, противники нашли себе достойные пары. Периодически танковые башни взлетали в воздух от прямых попаданий и летели буквально на десятки метров. Когда у танков заканчивался боезапас, танкисты просто шли на таран немецких машин. Когда останавливался мотор, танкисты выскакивали из башни и с гранатами, с бутылками с зажигательной смесью бросались на танки противника. Ожесточение битвы достигло предела. Обе стороны забыли о маневренности, об отходе было запрещено и думать, сила ломила силу.
После нескольких часов боя советские войска владели полем к юго-западу от Прохоровки, на котором было много трофеев, не говоря уже о практически плененных экипажах вражеских танков. Только быстрая контратака Кнобельсдорфа позволила немцам вернуть себе часть Прохоровки, но полностью истощенная «Гроссдойчланд» обязана была все же возвратиться на поле боя, поскольку 3-я танковая дивизия немцев оказалась отрезанной и обнажила фланги своих соседей.
Но после полудня стала складываться опасная ситуация — Ротмистров должен был внимательно смотреть на поля к западу от Прохоровки, где в деревне Андреевка 18-й танковый корпус немцев начал заходить во фланг его основных танковых войск. А мощная группа германских танков стала пробиваться через юго-западные пригороды Прохоровки, грозя зайти в его тыл. Именно в этот момент Ротмистров ввел в бой последние свои резервы второго эшелона — 24-ю гвардейскую танковую и 10-ю гвардейскую бригады. Сам первый танкист пишет об этих часах: «Земля стала черной и уставленной танками как пылающими факелами». На одном из этапов раненого командира вынесли из поврежденного снарядом Т-34 и уложили в воронку от взрыва. В это время германский «тигр» направился к поврежденной советской машине. Тогда водитель, Александр Николаев, быстро вскочил в оставленную горящую машину, завел ее и направился прямо на остолбеневший «тигр». Тот остановился, но было поздно, огромный огненный шар, приведенный Николаевым на полной скорости, окутал «тигр», и взрыв сотряс землю.
