然而，曼斯坦因这次可能误判了战况。苏军不仅拥有超过他想像的预备队，同时也已经准备进攻南部德军的右侧面，该地面仅有少数德军防守而已。但由于曼斯坦因的顽强作战，严重打击了南线的苏军，许多苏军部队一直等到8月3日才发动反攻。
在北部的奥寥尔方面，苏军以第11近卫坦克军团为主，向德军名将摩德尔的第2装甲军团的阵地突破，其火炮的密度达到每公里150~200门，坦克密度也达到每公里15~20辆。尽管苏军此次反攻规模堪称世界之最，他们却仍然无法重演斯大林格勒的大包围。摩德尔利用数道预备好的防线，巧妙地迟滞苏军的攻势，从容地将德军撤出了奥寥尔。
苏军用在奥寥尔的兵力达到128万人，此外还有2万门火炮及2400辆坦克、2000架飞机。德军方面，摩德尔除了49万部队外，还有1000辆坦克及1000架飞机。直到8月5日苏军才终于收复奥廖尔，此时大部分的德军已安全撤退到下一道防线。而在南部战线，希特勒于7月17日又撤出了33装甲军前往意大利。曼斯坦因虽然非常不愿意，但也无可奈何。最后南部战线只好改攻为守，苏军乘机展开了全面反攻。
库尔斯克战役中被俘的德军士兵通过莫斯科最后，长达2个多月的库尔斯克战役以苏军大胜、德军惨败而告结束。它不仅演出了一场世纪坦克大会战，而且也是苏德空战的一个转折点。整个战争中，德军损失坦克近2000辆，飞机损失更达2000多架。经库尔斯克一役后，德军元气大伤，再也无力阻止苏军前进。不过德军的防御仍然可圈可点，减缓了苏军的前进。在战争进入尾声时，苏军又于8月23日夺回了哈尔科夫。但直到11月6日，苏军才进入基辅，接着光复了整个乌克兰。往后，整个东线就是苏军不停地进攻，德军不断地防御，直到苏军攻入柏林为止。
在这次史无前例的大规模战役中，苏德双方皆动员了上百万的士兵以及数以千计飞机，尤其令人注目的是双方共投入了4000辆坦克展开铁甲对攻，堪称“世纪坦克之战”。在这场历史上最大的坦克大会战中，德军耗尽了几乎全部的坦克师。与此同时，双方空军作战之惨烈也是历次战争中绝无仅有的。在经过十多天的血战后，希特勒的东线扩张野心被重重地打上了休止符。
高加索会战
1.“鼠曲草”计划
高加索会战是苏联卫国战争中苏军为保卫高加索和粉碎入侵高加索的***德军而进行的一系列防御战役和进攻战役。参加高加索会战的有：南方面军、北高加索方面军、外高加索方面军、黑海舰队、亚速海区舰队和里海区舰队。
根据1942年夏季战局的总计划，希特勒德军指挥部于1942年年中制订了代号为“鼠曲草”的攻占高加索的计划。敌人的企图是围歼罗斯托夫以南及其东南的苏军，占领北高加索。尔后拟以一个军队集群从西面绕过大高加索山脉，夺取新俄罗斯斯克、图阿普谢；而以另一个军队集群从东面进行迂回，攻占格罗兹尼和巴库。在实施迂回机动的同时，还计划翻过大高加索山脉中部各山口，进至第比利斯、库塔伊西、苏呼米等地区。敌人指望进抵外高加索后使黑海舰队的各个基地陷于瘫痪，从而确保制海权，同已经在苏土边境展开了二十六个师的土耳其军队直接取得联系，并为入侵近东和中东创造前提。
负责执行这些任务的是“A”集团军群，下辖坦克第1、4集团军，第17集团军，罗马尼亚第3集团军，第4航空队一部，总计官兵167，000人、坦克1，130辆、火炮和迫击炮4，540门、飞机近1，000架。在这个敌军集团当面是我南方面军及北高加索方面军之一部，下辖诸兵种合成第51、37、12、18、56集团军，空军第4集团军，共有官兵112，000人、坦克121辆、火炮和迫击炮2，160门、飞机130架。南方面军的人员为敌人的三分之二；火炮和迫击炮为二分之一；坦克为九分之一弱，航空兵为八分之一。苏军的任务是阻止敌人前进，以顽强的防御战斗疲惫敌军，并为转入坚决的进攻准备条件。
7月25日，***德军开始从顿河下游各登陆场向萨利斯克、斯塔夫罗波尔、克拉斯诺达尔等方向进攻。南方面军在敌人优势兵力猛攻下被迫向南和东南撤退。敌人在两昼夜内向前推进了约80公里。北高加索的情况陡然紧张起来。由于敌军坦克和摩托化部队进到顿河南岸草原、萨利斯克草原和克拉斯诺达尔边疆区的草原地带，出现了敌军向高加索内地挺进的严重危险。为了集中力量和改进对军队的指挥，最高统帅部大本营于7月28日将南方面军和北高加索方面军合编为北高加索方面军，并在作战上将黑海舰队和亚速海区舰队拨归该方面军指挥。北高加索方面军受领的任务是恢复顿河南岸的态势。外高加索方面军受命完成防御准备工作，占领沿捷列克河、乌鲁赫河及大高加索山脉各山口构筑的各道防御地区，并在格罗兹尼、马哈奇卡拉方向建立起多地带的防御阵地。
在这一方向上行动的第9、44集团军合编为外高加索方面军北集群。为了便于指挥和改善对部队的供应，北高加索方面军自1942年9月1日起改称黑海集群，编入外高加索方面军。苏军最高统帅部为给部队补充兵员和物质技术器材采取了坚决措施。同时，高加索各边疆区、州、共和国的党和苏维埃机关加强了组建民兵和游击队，制造武器和技术兵器以及构筑防御地区的工作。
1942年7月底，敌人被迫将坦克第4集团军调往斯大林格勒方向，因而大大削弱了北高加索军队集团的力量。但是敌人在兵力方面仍占很大优势。1942年8月至12月间，苏军在航空兵支援下进行了顽强的防御交战。在这期间，实施了阿尔马维尔-迈科普战役、新俄罗斯斯克战役、莫兹多克一马尔戈别克战役、图阿普谢战役和纳尔奇克-奥尔忠尼启则战役。在奥尔忠尼启则方向，苏军疲惫并消耗了敌人，将其阻于奥尔忠尼启则附近，尔后于1942年11月6~12日以强大的反突击重创敌军主要突击集团坦克第1集团军，并迫使其转入防御。敌人也曾企图由大高加索山脉中部各山口突入外高加索，并且夺占了几个山口，但由于苏军指挥部及时采取措施和防御部队顽强奋战，终于消除了敌军进到各山口南坡的威胁。至11月底，这里的希特勒德军也转入了防御。敌人打算在大高加索山脉西部图阿普谢方向翻越山脉的企图亦未能得逞。这里的激烈战斗一直持续到1942年12月月中，其间，敌军曾三次力图突破苏军防御。***德军遭受重大损失后停止进攻，转入防御。综上所述，在高加索会战的防御阶段，苏军曾因情况困难而被迫暂时放弃北高加索许多地区，但终于消耗了敌人（敌军损失10万人以上），为准备转入进攻彻底粉碎敌军赢得了时间。
2.高山湖海区域的大会战
高加索会战的进攻阶段开始于1943年1月1日。根据苏军指挥部的决心，南方面军在发展斯大林格勒反攻的胜利时，以主力向罗斯托夫实施突击，另以部分兵力向季霍烈茨克实施突击。外高加索方面军黑海集群受领的任务是向克拉斯诺达尔、季霍烈茨克进攻，而北方集群则应向莫兹多克、普罗赫拉德内、阿尔马维尔进攻。总之，两个方面军的任务是在空军第8、4、5集团军的支援下和在黑海舰队的积极配合下同心协力孤立北高加索敌军的主力，而后将其歼灭。
希特勒德军指挥部力图使其军队免遭合围，自1月1日起即将军队由莫兹多克仓促向西北方向撤退。在这种情况下，外高加索方面军北集群于1月3日开始向纳尔奇克-斯塔夫罗波尔方向追击退却的敌军，至1月24日解放了莫兹多克、矿水城、皮亚季哥尔斯克、斯塔夫罗波尔、阿尔马维尔等北高加索城市。同时，外方面军在罗斯托夫、季霍烈茨克两方向上进展顺利，在萨利斯克地域与外高加索方面军右翼部队会合。黑海集群于1月11日先在辅助方向，后于1月16日在主要方向转入进攻，至1月29日解放了迈科普。2月9日，黑海集群在北高加索方面军编成内开始实施克拉斯诺达尔战役，在这次战役中克拉斯诺达尔于2月12日获得解放。苏军的进攻是在春季泥泞、道路难以通行、补给线过长的艰苦条件下实施的。虽然困难重重，进攻仍然极其迅猛顺利，得到了敌占区游击队和当地居民的积极支援。敌人不顾生动力量和技术兵器的重大损失，进行了猛烈抵抗，同时又将被击溃的军队残部逐步撤向库班河下游和塔曼半岛。2月3日夜间及后来在2月5~9日期间，黑海舰队运送登陆兵在新俄罗斯斯克西南梅斯哈科地域登陆，夺取了一个面积不大的登陆场。这个登陆场后来在解放新俄罗斯斯克时起了巨大作用。
在尔后的进攻过程中，北高加索方面军所属集团军至5月初进抵塔曼半岛，在此遭到敌军在预有准备的防御地区即所谓“蔚蓝色防线”的顽强抵抗。敌人在这里建立了坚固的纵深梯次配置的防御，北起亚速海，南至新俄罗斯斯克，从东面掩护着塔曼半岛。在这一地区进行防御的是第17集团军，由第4航空队担任支援。在前几次战斗中被削弱了的北高加索方面军企图在1943年春季突破“蔚蓝色防线”，但未成功。在这期间，库班上空进行了一场最大的空战，苏联空军出动飞机35，000架次，击毁敌机1，100余架赢得了胜利。
1943年夏，苏军在苏德战场的中央方向和西南方向展开了新的强大的进攻，这为在北高加索重新发动进攻提供了有利条件。北高加索方面军奉命肃清敌军塔曼集团。为此目的，计划从海、陆两方面对新俄罗斯斯克实施出敌不意的突击，攻占该市后即向上巴坎斯基发展进攻，以便从南面进行包围，威胁防守“蔚蓝色防线”的敌军集团。9月10日，开始了新俄罗斯斯克-塔曼战役，敌军“蔚蓝色防线”终于被突破，新俄罗斯斯克于9月16日获得解放。希特勒德军指挥部为保障其军队撤往克里木半岛，力图在各中间地区组织抵抗，但均未成功。北高加索方面军（司令员自5月13日起为彼得罗夫上将）与航空兵、黑海舰队和亚速海区舰队密切协同粉碎了敌军塔曼集团，并于10月9日全部肃清了敌军在高加索最后一个据点塔曼半岛的***侵略者。高加索会战以具有重大政治和军事战略意义的历史性胜利而告结束。进攻期间，苏军转战近800公里，解放了约20万平方公里的国土。敌人打算消灭苏军、夺取最富饶的粮食产区和石油产地以及进袭近东和中东地区的计划宣告彻底破产。苏军在高加索各共和国、边疆区、州的党组织和全体居民以及全苏联人民的积极支援下，扞卫了高加索各族人民的领土完整及民族独立，使希特勒德国的精锐部队和航空兵遭到了重创。高加索会战中，仅在苏军实施进攻战役期间，敌人就损失官兵281，000人，坦克1，358辆，飞机2，000架，火炮和迫击炮7，000余门，汽车22，000辆，以及许多其他武器和物资。
高加索会战是在直接影响高加索局势的斯大林格勒会战密切配合下进行的，而高加索的战事反过来又对斯大林格勒会战的进程和结局产生了极为有利的影响。这几个互相配合的重大战略行动是由大本营精心筹划安排的，对粉碎敌人具有决定性的意义。
在高加索会战中，陆军不得不在平原、山前地带和山地等迥然不同的地形条件下行动，与航空兵、舰队和游击队密切协同，在大小江河地区、海滨、隘路、山林地区、高山山口作战。这种种情况使苏军取得了多方面的战斗经验，如组织与实施防御和进攻战役，特别是高山地区和海滨地区的防御和进攻战役；组织与实施登陆战役；结合战区特点组织工程保障、物质技术保障和军队指挥。苏联陆海军后来在克里木半岛、黑海北岸和西岸以及喀尔巴阡山地区等地粉碎***德军的战役中都运用了在高加索会战中取得的经验。
军队（舰队）政治机关和地方党组织在各种条件下对部队和居民不断进行的目的明确的政治工作，保证了北高加索的胜利。当时，必须使军队在撤退条件下保持旺盛的士气，将祖国关于“阻止敌人前进，而后将其歼灭”的号召传达给每一个战士。军队人员成分的变化要求政治机关和党组织善于采用各种工作方式使官兵保持旺盛的士气和发扬集体英雄主义精神。党和政府对保卫高加索的指战员的战功给予很高的评价。根据苏联最高苏维埃主席团1944年5月1日的命令，颁发了“保卫高加索”奖章，约有60万人被授予这种奖章。许多部队和兵团获得“阿纳帕”、“库班”、“新俄罗斯斯克”、“塔曼”、“捷姆留克”的荣誉称号。为了表彰新俄罗斯斯克市对祖国的卓越功勋以及全市劳动人民和苏联陆海军军人在伟大卫国战争中所表现的集体英雄主义和英勇顽强精神，为了纪念在北高加索击溃***军队三十年，新俄罗斯斯克市于1973年5月被授予“英雄城”的荣誉称号。