Одновременно продолжались местные бои юго-западнее Прохоровки, на участке от села Васильевка до станции Беленихино, где действовали дивизии лейбштандарт СС «Адольф Гитлер» и «Рейх». К 13 июля советские войска образовали здесь двухэшелонный боевой порядок, при котором стрелковые и мотострелковые части занимали две, а в районе совхоза «Октябрьский» — три линии обороны, вперемежку с танковыми соединениями 5-й гвардейской танковой армии. В первом эшелоне на участке Васильевка— Андреевка—Михайловка совхоз «Октябрьский» находились 127-й и 136-й гвардейские стрелковые полки 42-й гвардейской стрелковой дивизии; далее от Михайловки до хутора Ямки оборонялись 23-й и 28-й гвардейские воздушно-десантные стрелковые полки 9-й гвардейской воздушно-десантной дивизии; слева к ним примыкали 285-й стрелковый полк 183-й стрелковой дивизии и 6-я гвардейская мотострелковая бригада 5-го гвардейского Сталинградского танкового корпуса, обеспечивавшие стык с правофланговыми соединениями 2-го гвардейского Тацинского танкового корпуса. Во втором эшелоне на Прохоровском направлении были развернуты 26-й гвардейский воздушно-десантный стрелковый полк 9-й гвардейской воздушно-десантной дивизии, 227-й и 295-й стрелковые полки 183-й стрелковой дивизии, а также войска 5-й гвардейской танковой армии — 2, 18 и 29-й танковые корпуса.
Средняя плотность бронетехники в полосе 5-й гвардейской танковой армии наутро 13 июля составляла только
8—10 танков и САУ на километр фронта — на участке 18—20 км было сосредоточено 154 танка и САУ, из которых 94 машины типа Т-70, то есть более чем в пять раз меньше, чем 12 июля. Со своей стороны, противник (две танковые дивизии СС) мог использовать в бою свыше 130 танков и 40 САУ, поэтому расчеты на успех наступательных действий советских войск здесь являлись явно необоснованными. Тем не менее командование Воронежского фронта поставило перед бронетанковыми соединениями те же задачи, что и накануне, — прорыв в общем направлении: совхоз «Комсомолец»—Малые Маячки—Большие Маячки и выход в район Грезное—Лучки. При этом и Ватутин й Ротмистров ожидали дальнейшего наступления противника из района хутора Сторожевое на Правороть, в обход Прохоров™ с юга. Соответственно, по замыслу Ротмистрова действия 5-й гвардейской танковой армии увязывались с наступлением 5-й гвардейской армии против дивизии «Мертвая голова», в зависимости от результатов которого можно было перебросить соединения 5-го гвардейского механизированного корпуса для усиления 18-го и 29-го танковых корпусов под Прохоровкой. В свою очередь, 18-й и 29-й танковые корпуса должны были с утра 13 июля производить необходимые перегруппировки сил и средств, восстанавливать боевую технику, поддерживать огнем действия 5-й гвардейской армии по ликвидации немецкого плацдарма в излучине реки Псел, а затем, в случае успеха, также перейти в наступление. Для обеспечения артиллерийской поддержки в наступлении этим танковым корпусам были приданы 80-й и 76-й гвардейские минометные полки и 1529-й самоходно-артиллерийский полк.
2-й танковый корпус получил от командования 5-й гвардейской танковой армии задачу выбить противника из хутора Сторожевое и овладеть районом Сторожевое—Виноградов™, упрочив стык между 29-м и 2-м гвардейским Тацинским танковыми корпусами. Атаковав около 10:15— 10:30, без артиллерийского обеспечения и поддержки мотострелков, 99-я танковая бригада корпуса была остановлена минными полями и огнем противника, хорошо укрепившегося на хуторе (до двух батальонов пехоты при поддержке артиллерии и танков). В бою погиб командир 290-го танкового батальона 99-й танковой бригады майор Михаил Максимович Дьяченко. 58-я мотострелковая бригада к началу атаки опоздала и прибыла в исходный район только после 12 часов. Поэтому во второй половине дня 13 июля генерал Ротмистров поставил перед командующим корпусом генералом Поповым новую задачу — к 16 часам сосредоточить соединения в районе Ивановки и атаковать Тетеревино.
С другой стороны, утром 13 июля боевая группа и разведывательный отряд дивизии лейбштандарт СС «Адольф Гитлер» предприняли поисковые действия в направлении совхоза «Октябрьский» и Михайловки, где установили усилившуюся оборону противника и оступили на исходные позиции. Соединения 18-го и 29-го танковых корпусов 5-й гвардейской танковой армии преследовали отступающего противника в направлении на Андреевку и совхоз «Комсомолец», но их контратаки были отбиты огнем немецкой артиллерии. Учитывая результаты поиска и сильные контратаки неприятеля против дивизии СС «Мертвая голова», командование немецкой 4-й танковой армии уже к 11 часам решило прекратить попытки окружения 5-й гвардейской танковой армии противника в районе между рекой Псел и Прохоровкой, а бронегруппу дивизии «Мертвая голова» перегруппировать в сторону правого фланга, для участия в действиях по окружению 48-го стрелкового корпуса 69-й армии Воронежского фронта. Однако реализации этого плана помешали вражеские контратаки и погода — дожди размыли дороги у села Богородицкое на переправе через Псел. Поэтому танковый полк дивизии «Мертвая голова» был выведен с плацдарма на северном берегу реки Псел только в ночь с 13 на 14 июля. Тем не менее, рассчитывая на эту перегруппировку, около 11 часов утра 13 июля начальник штаба 4-й танковой армии генерал Фангор передал начальнику штаба 2-го танкового корпуса СС штандартенфюреру СС Вернеру Остендорфу, что по приказу генерала Гота главный удар корпуса должен быть нанесен в полосе дивизии «Рейх» в направлении на Правороть. Соответственно, панцер-гренадерские полки «Германия» и «Фюрер» дивизии СС «Рейх» сосредоточили свои боевые группы южнее хутора Ивановский Выселок для встречного наступления в направлении Беленихино—Виноградовка. Пока 2-й танковый корпус генерала Попова перегруппировывал свои силы к Ивановке для нового наступления на Тете-ревино, части дивизии «Рейх» около 14:30 при поддержке огня дивизионного артиллерийского полка (под командованием оберштурмбаннфюрера СС Карла Крейца (Karl Kreutz) и ударов авиации перешли в наступление на стыке участков фронта 2-го гвардейского и 2-го танкового корпусов, осуществили локальный прорыв и к исходу дня овладели долиной ручья по рубежу Ивановка—Виноградовка. Затем, действуя с целью окружения советского 48-го стрелкового корпуса, боевая группа дивизии продвинулась в обход Ивановки с севера для последующего удара на Право-роть.