Вместе с тем, согласно плану генерала Брейта, артиллерийская подготовка наступления 3-го танкового корпуса так и не была организована, несмотря на то что с более высокого западного берега реки Донец оборона 7-й гвардейской армии просматривалась на 10 км, что облегчало ведение артиллерийского огня. Командир 7-й танковой дивизии генерал Ганс Функ подчеркнул этот момент, когда, оказавшись в советском плену, он давал показания по поводу проведе -ния операции «Цитадель». Германская артиллерия начала поддерживать свои части уже после форсирования реки по мере выявления целей для артиллерии в ходе боевых действий.
Три танковые дивизии 3-го танкового корпуса при поддержке пехоты 168-й дивизии атаковали оборону русских в полосе 25-го гвардейского стрелкового корпуса 7-й армии Воронежского фронта, которым командовал генерал Ганий Сафиулин (Сафиуллин, Сайфулин).
В полосе 6-й танковой дивизии, возглавляемой генералом Вальтером Хюнерсдорфом (Walther HunersdorfI), ударная боевая группа, сформированная на основе батальона 114-го панцер-гренадерского полка под командованием подполковника Константина Рогалла-Биберштейна (Konstantin Rogalla Bieberstein) и роты саперного батальона, в ночь с 4 на 5 июля переправилась на предмостный плацдарм в районе Михайловки для усиления полковой боевой группы — 417-го гренадерского полка 168-й пехотной дивизии и приданных ему для атаки подразделений. Атака ударной боевой группы и полковой группы с этого маленького плацдарма (глубиной всего около 100 м), начавшаяся при поддержке 228-го батальона штурмовых орудий, оказалась остановлена в самом начале. Пехота натолкнулась на ранее не обнаруженное минное поле, подверглась ударам советской авиации, а затем встретилась с мощным артиллерийским огнем противника и сильным сопротивлением в системе его укрепленных опорных пунктов. Без поддержки с воздуха и огнем артиллерии немецкие пехотные части не могли преодолеть оборону 235-го гвардейского стрелкового полка советской 81-й гвардейской стрелковой дивизии под командованием генерала Ивана Морозова (Иван Константинович Морозов), которая была усилена 262-м танковым полком, занявшим позиции в районе Старого Города.
В то же время боевая группа командира 11-го танкового полка 6-й танковой дивизии полковника Германа Оппельн-Брониковски (Hermann Oppel-Bronikowski), состоявшая из
11-го танкового полка, роты танков «Тигр», панцер-грена-дерского батальона на бронетранспортерах и саперной роты, должна была частью сил на рассвете пересечь Донец по
12-тонному мосту, для обеспечения боевых действий пехоты и развития прорыва. В журнале боевых действий танкового полка отмечалось, что этот мост оказался сразу же уничтожен артиллерийским огнем противника, поэтому после четырехчасовой задержки боевую группу решили перевести на участок 19-й танковой дивизии, для переправы через Донец по другому мосту. Однако около 17 часов, еще до того, как группе удалось добраться до нового места переправы, Оп-пельн-Брониковски получил новые указания — теперь их перебрасывали в полосу 7-й танковой дивизии. В итоге, хотя наступление 6-й танковой дивизии полностью провалилось, это соединение, по крайней мере, не понесло больших потерь в бронетехнике.
19-я танковая дивизия, которой командовал генерал Густав Шмидт (Gustav Schmidt), наступала через Донец, используя переправу на южной окраине села Пушкарное, в
2—3 км южнее Белгорода, и добилась несколько больших результатов, однако потери оказались непропорционально выше успехов. Брейт и Шмидт основали оперативно-тактический план наступления дивизии на действиях роты танков «Тигр» (14 боевых машин), которые должны были обеспечить атаку дивизионной полковой группы и 429-го гренадерского полка 168-й пехотной дивизии. Тем не менее в первые часы операции связь между командиром гренадерского полка и штабом 19-й танковой дивизии отсутствовала, а капитан Клеменс Кагенек (Clemens-Heinrich Kageneck), командир 503-го тяжелотанкового батальона, докладывал, что ему не предоставили достоверной карты минных полей, установленных немецкими саперными подразделениями в районе переправы. Две имевшиеся карты противоречили друг другу, но и они оказались неточными. В результате еще при выдвижении на исходные рубежи рота уже потеряла девять танков на минах, причем семь из них были повреждены немецкими минами. После этого еще четыре «Тигра» были подбиты огнем советских противотанковых орудий из-за тактических ошибок в их боевом применении. Тяжелым танкам следовало взаимодействовать с наступающей пехотой, но, столкнувшись с крайне сильным огнем русских, гренадеры отступили, и к вечеру 5 июля четыре «Тигра» стояли в
50—80 м впереди пехотных подразделений, став целью массированного противотанкового огня противника. К ночи из 14 «Тигров», введенных в бой для поддержки наступления 19-й танковой дивизии, неповрежденным оставался только один, тогда как остальные требовали от одного до трех дней ремонта.
Как отметил уже после окончания операции генерал Брейт, потеря роты «Тигров», которая являлась основным ядром атакующей дивизии, определила дальнейший ход сражения. Когда 74-й панцер-гренадерский полк дивизии под командованием подполковника Рудольфа Рихтера (Rudolf Richter), усиленный полковой группой 429-го гренадерского полка, около 13 часов начал атаку, ему удалось выбить с занимаемых позиций и разгромить 228-й гвардейский стрелковый полк 78-й гвардейской стрелковой дивизии, оборонявшийся на стыке с 81 -й стрелковой дивизией. К наступлению темноты 27-й танковый полк 19-й дивизии под командованием полковника Оскара Соргеля (Oskar Soeigel) также переправился на восточный берег Донца и расширил участок вклинения в районе переправы на 2 км в направлении на Разумное, вплоть до лесного массива к юго-востоку от Михайловки, где немцы столкнулись с упорным сопротивлением и были остановлены. При этом средствами советской противотанковой обороны были подбиты и уничтожены еще 19 средних танков типа Pz Kpfw III, IV. В отчете генерала Шмидта, захваченном советскими войсками в августе 1943 года вместе с другими материалами штаба дивизии, признавалось, что германское командование слишком мало знало до начала наступления об укреплениях русских в этом районе, не предполагая здесь и четвертой части того, с чем пришлось встретиться: каждый колхоз, все рощи и высоты были превращены в опорные пункты, воздействовать на которые артиллерийско-минометным огнем и авиационными ударами оказалось малоэффективно; эти пункты связаны системой хорошо замаскированных траншей; всюду были оборудованы запасные позиции для минометов и противотанковых орудий.