在别尔哥罗德－哈尔科夫方向上活动的德国空军是第4航空队，此外还有匈牙利第2航空兵军。苏联航空兵集群编成内有沃罗涅日方面军空军第2集团军、草原方面军空军第5集团军和远程航空兵部分兵力。两个空军集团军也得到了最高统帅部预备队航空兵的加强，在数量上约超过德军航空兵1倍。8月3日，沃罗涅日方面军和草原方面军转入反攻。反攻前夜，远程航空兵飞机在突破地段实施了突击。翌日晨，在部队发起冲击前两小时，空军第2集团军的轰炸机和强击机在歼击机掩护下对突破地段上的敌支撑点进行了压制。在部队发起冲击前，两个空军集团军又有200多架飞机对主要防御地带内的目标实施了集中突击。

在苏军航空兵和炮兵的有效打击下，德军支撑点的火器有的被击毁，有的被压制，所以在进攻的头30分钟内，德军基本上没有进行什么抵抗。个别炮兵曾企图开炮轰击，但很快就被战场上空的苏军强击机所发现并消灭。沃罗涅日方面军当日上午即占领了德军主要防御地带。

德军随即把大量航空兵投入被突破地段，意欲阻止苏军的进攻。其轰炸机主要以小编队活动，重点突击苏军进攻的步兵和坦克。但每次袭击都遇上了苏军歼击机的猛烈攻击，均被轻易地击退了。在掌握了控制权的苏军航空兵的积极协助下，沃罗涅日方面军的坦克集团军很快突破了德军防御的战术地幅，到8月3日夜已向前推进了26公里。草原方面军部队也楔入敌防线7－9公里。

反攻第1天，苏军前线航空兵出动2670架，他们的行动受到地面部队的高度评价。步兵第48军军长发来电报说：“地面部队所以能够迅速向前推进，是由于强击机飞行员直接有组织的协同和密集突击。”

沃罗涅日方面军和草原方面军部队突破德军防御后，迅速扩大战果。8月5日，草原方面军部队解放了别尔哥罗德，并向哈尔科夫防线外围逼近。到8月11日，沃罗涅日方面军将德军别尔哥罗德－哈尔科夫集团分割成两部，并切断了哈尔科夫－波尔塔瓦铁路。

德军急忙把预备队从其他地段调往哈尔科夫和阿赫蒂尔卡地区，企图以两个重兵集团对苏军沃罗涅日方面军侧翼进行强大的反突击。这一调动被苏军空中侦察机及时发现。苏军采取了果断的措施，调来前线航空兵和远程航空兵的大量兵力，破坏铁路和公路运输，消灭德军预备队。西南方面军空军第8集团军首先投入对德军预备队的战斗，其轰炸机和强击机向调往哈尔科夫地区的敌坦克兵团和摩托化兵团发起猛烈攻击。尔后，随着敌预备队的推进，空军第17、第5和第2集团军的轰炸机和强击机也先后投入这场战斗。他们成功地袭击了沿线许多铁路车站，消灭了行进途中的许多军列和汽车纵队。由于苏联航空兵的突击，前来实施反突击的德军遭到重大损失。

然而，集中起来的德军不等完全准备好，其3个坦克师便开始了反突击，空中和地面激烈的战斗一直持续到8月21日。由于苏联陆军和空军协调一致的行动，德军的反突击未获成功。空军第2集团军的飞行员几天中就消灭了德军数十辆坦克、数百辆汽车以及数个火炮和迫击炮连。德军损失惨重，被迫退却。

当沃罗涅日方面军正在抗击德军的反突击时，草原方面军则在进行解放哈尔科夫的战斗。到8月18日，他们突破了敌外围防线，三面迂回，准备合围城内敌人。为了免遭全军覆灭的命运，德军开始从城内撤出平坦克师和摩托化师，并沿哈尔科夫－波尔塔瓦公路运走抢劫来的物资。苏军即刻派出空军第5集团军几乎全部兵力阻截德军纵队。仅8月21日至22日，苏军就出动飞机1300架，击毁、击伤敌坦克多辆，汽车上百辆。8月22日夜，经过激烈巷战，苏军终于从德寇的占领下解放了哈尔科夫城。(www.daowen.com)

苏军飞机扫射德军运输队

在别尔哥罗德、哈尔科夫方向的反攻中，苏联航空兵共出动飞机28265架，在空中和地面共歼灭德机800架，为陆军部队完成任务创造了很好的条件。

库尔斯克大会战中，德军总共损失飞机3000多架，希特勒已没有能力迅速弥补空军的巨大损失。前德国将军蒂佩尔斯基希曾写道：“从1943年起，无论用什么方法，都不能改变敌空军在战斗地域上空的独霸局面。”苏德战场战略控制权的争夺战持续两年之久，到1943年7－8月，通过库尔斯克上空的大决战终告结束，苏德战场上的战略控制权从此转到了苏联空军一边。

德军统帅部在准备“堡垒”战役时，曾试图加强航空兵的战斗力，以重新夺回逐渐转入苏联空军方面的空中主动权。仅从3月15日至7月1日，德军就从德国、法国和挪威向苏德战场调集了13个航空大队，加强在库尔斯克地区活动的第4和第6航空队，使其在库尔斯克附近总共拥有2050架飞机，几乎占当时在苏德战场作战的德空军飞机总数的70%。

苏军由中央方面军空军第16集团军、沃罗涅日方面军空军第2集团军、邻近的西南方面军空军第17集团军和远程航空兵基本兵力编成的航空兵集团，集中支援和掩护防御部队。到会战开始时，又调来了预备队航空兵兵团加强各空军集团军。苏联航空兵共有飞机2900架，与德军航空兵的兵力对比大约是1∶5∶1。

库尔斯克会战是以第二次世界大战期间最大的一次坦克战而为人们所熟知的，但它也是一次规模很大的空中战役。在会战前夕和会战过程中，就争夺控制权斗争的范围、参战航空兵的数量、激烈程度和作战成果来说，它超过了以往历次战役。作战双方投入的飞机总共约5000架。