Приказом командующего фронтом генерала Ватутина проведение контрудара было возложено на командующих 6-й гвардейской и 69-й армиями Ивана Чистякова и Василия Крюченкина, которые должны были организовать совместные действия против 2-го танкового корпуса СС. Непосредственное руководство контрударом поручили осуществлять заместителю Чистякова — генералу Павлу Лагутину.
Однако, как показало последующее развитие событий, советские войска не были готовы к проведению намеченного командованием Воронежского фронта контрудара, а некоторые соединения вообще даже не успевали подойти к его началу или занять исходные позиции после необходимой перегруппировки. Планируя боевые действия, штаб Воронежского фронта настолько не учитывал даже те сроки, которые были необходимы для приведения частей в боевую готовность и создание ударной группировки (не говоря уже о сроках непосредственной подготовки к переходу в наступление), что объяснить это можно только полной изоляцией советского командования от реальных событий на поле боя и отсутствием достоверной информации либо показной активностью для создания благоприятного впечатления в Ставке Верховного Главнокомандования. Части 10-го танкового корпуса начали прибывать в ночь на 7 июля, подход 2-го танкового корпуса в район Прохоровки ожидался с утра 8 июля, причем без мотострелковой бригады, для переброски которой автотранспорта Юго-Западный фронт не выделил. Личный состав прибывающих частей был измотан после многокилометровых маршей, техника требовала осмотра. Однако генерал Чистяков назначил наступление на 10 часов 8 июля, хотя было заранее известно, что 2-й танковый корпус к этому времени вступить в бой не успевает.
Для усиления войск Воронежского фронта из состава стратегических резервов, помимо 2-го и 10-го танковых корпусов, направлялись 5-я гвардейская и 5-я гвардейская танковая армии. В период, предшествующий оборонительному сражению, 5-я гвардейская танковая армия (29-й танковый корпус и 5-й гвардейский Зимовниковский механизированный корпус) находилась в составе войск Степного военного округа в районе Острогожск—Каменка—Шубное. 5 июля, в первый же день немецкого наступления, командование 5-й гвардейской танковой армии (командующий армией генерал Павел Ротмистров, начальник штаба генерал Владимир Баскаков) получило боевое распоряжение, в котором командующий войсками округа генерал Конев требовал от частей армии полной боевой готовности и одновременно указывал, что в ее состав передается 18-й танковый корпус, дислоцированный в районе города Россошь. В 23 часа 6 июля новым приказом Конева танковой армии была поставлена задача совершить форсированный марш и занять выгодный оборонительный рубеж в тылу войск 6-й и
7-й гвардейских армий на западном берегу реки Оскол, в районе Салтыково—Меловое—Орлик, в готовности действо-
вать в направлении Обоянь—Курск. Приведенные в боевую готовность войска 5-й гвардейской танковой армии выступили из района расположения через 2 часа 30 минут после получения приказа и к утру 8 июля закончили сосредоточение на реке Оскол, совершив марш в 200—220 км немногим больше чем за сутки. Выйдя к заданным местам сосредоточения, соединения приступили к техническим мероприятиям по осмотру и ремонту боевой техники, часть которой отстала из-за поломок и технических неисправностей (по пути от Острогожска до Прохоровки из 706 танков и САУ 5-й гвардейской танковой армии вышли из строя по техническим причинам ПО машин). Штабы соединений вели разведку района предстоящих боевых действий. В 1 час ночи 9 июля штабом 5-й гвардейской армии был получен приказ, который требовал к исходу 9 июля выйти в район Бобрышево— Большая Псинка—Прелестное—Александровский, с задачей быть в готовности отразить атаки продвигающегося вперед противника. После этого войска армии вновь совершили марш и, пройдя за день около 100 км, сосредоточились на Прохоровском направлении.
Командованию 5-й гвардейской армии (командующий армией генерал Алексей Жадов (до 1942 года — Жидов), начальник штаба генерал Николай Лямин), под управлением которого после изъятия из армии 10-го танкового корпуса оставались 32-й и 33-й гвардейские стрелковые корпуса, 8 июля была поставлена задача — к 11 июля вывести соединения на рубеж реки Псел и занять здесь оборону: 32-й гвардейский стрелковый корпус на участке Обоянь—Ольховатка; 33-й — на участке Семеновка—Веселый.
В то же время Ставка Верховного Главнокомандования приняла решение перегруппировать 47-ю армию Степного фронта в район Короча—Булановка—станция Слоновка для надежного прикрытия Корочанского направления.
Хотя марш 5-й гвардейской танковой армии прошел без воздействия вражеской авиации (соединения армии на маршрутах движения прикрывала истребительная авиация из состава 2-го истребительного авиационного корпуса 5-й воздушной армии), скрыть перемещения больших масс людей и техники от противника при подходе к фронтовой полосе было практически невозможно. В течение четырех дней — в период с 6 по 9 июля — два танковых и механизированный корпуса армии двигались в колоннах длиной по 15 км, преодолев расстояние 300—320 км. То же самое относится и к порядку выдвижения соединений 5-й гвардейской армии. Германское командование своевременно получило информацию о подходе крупных советских резервов, собранную благодаря воздушной разведке, — в составе 8-го авиационного корпуса 4-го воздушного флота действовала специальная группа дальней воздушной разведки под командованием майора Ганса Клетте (Hans-Dietrich Klette). Уже к исходу 9 июля немецкая воздушная разведка сообщила о подходе стрелковых и танковых соединений противника из района Короча—Старый Оскол.