La pausa momentánea producida en el frente meridional por la fijación de posiciones de rusos y alemanes y por el deterioro del terreno a causa del deshielo fue aprovechada por ambos contendientes para intentar fortalecer sus efectivos. En esta carrera, sin embargo, los soviéticos partían con una significativa ventaja, gracias a su mayor capacidad de producción.
Los formidables carros T-34, de tamaño medio, y el pesado KV, eran producidos en número de 2000 unidades al mes. Por el contrario, del Pzkw IV alemán, además de ser inferior en prestaciones al T-34 soviético excepto en su cañón, sólo salían 100 unidades mensuales en 1942. Uno de los factores de la menor producción alemana era la indefinición y la permanente experimentación de la industria alemana, propiciadas por el alto mando.
Hitler mismo supervisaba hasta los más mínimos detalles de la producción y planificación, estando interesado en la construcción de carros de más de 100 toneladas y proyectado incluso uno de 1000 toneladas. Las divergencias entre los mandos de artillería y carros complicaban también las cosas, pues en ocasiones se oscilaba entre la opción de fabricar cañones autopropulsados en detrimento de los carros de combate.
Eso ocurrió, por ejemplo, en enero de 1942, cuando se dio orden de que todos los chasis de carros se adaptasen para convertirlos en cañones autopropulsados, más sencillos y fáciles de fabricar, aunque inferiores en campo abierto. Por si fuera poco, el reciente invento de la granada de carga suponía, en opinión de los artilleros, que la ventaja de los tanques sobre la artillería quedaría reducida. Con respecto a los carros, tres eran los modelos que estaban en fase de elaboración: el Tigre, un carro pesado, el Panther, de tamaño medio, y el Leopard, carro ligero de reconocimiento que no llegó a fabricarse.
La indefinición alcanzaba también a la producción de los dos primeros, de cada uno de los cuales existían dos modelos sin que hasta el momento se hubiera decidido cuál fabricar. Para complicar aún más las cosas, Porsche, fundador de Volkswagen, intentaba desarrollar un carro de 100 toneladas, al mismo tiempo que se estudiaba una implantar una cañón fijo de 88 mm. para el Tiger, versión que se denominaría Ferdinand. El Pzkw III, por su parte, iba a ser armado con el mismo tipo de cañón. Tantos vaivenes iban a producir un negativo efecto en los abastecimientos alemanes, pues la existencia de modelos tan variados dificultaba la fabricación y el suministro de repuestos. En noviembre de 1942 se logró pasar de producir 13 Tiger mensuales a 25, al mismo tiempo que se ordenó dejar de fabricar el modelo Pzkw III a favor de la construcción de cañones autopropulsados.
Otras decisiones de corte estratégico también fueron erróneas. En 1941, el Alto Mando alemán que desapareciera uno de los cuatro batallones que completaban una división Panzer, con lo que su número quedaba reducido a sólo 300 carros. Un año más tarde, se reorganizaron de nuevo las divisiones Panzer, compuestas ahora por dos batallones de carros y uno de cañones autopropulsados, apropiados en acciones de defensa pero poco aptos para los ataques rápidos, la mayor virtud de los Panzer. Por si fuera poco, estaban subordinados al mando de artillería, lo que creaba serios problemas de coordinación en batalla. El mal estado de las fuerzas acorazadas alemanas obligó a Hitler a recurrir al olvidado general Guderian, su creador.
Nombrado Inspector General de las Fuerzas Acorazadas, iba en principio a tener mando sobre las unidades de cañones de asalto y autopropulsados incluidas en las divisiones Panzer, infantería y Waffen-SS. Su nombramiento y misión iban a acabar así con los problemas de coordinación entre artillería y carros, pero el peso y maniobras de sus enemigos terminarían por quitarle el mando sobre los cañones autopropulsados que integraban las divisiones Panzer.
No obstante, los deprimidos integrantes de las unidades Panzer vieron en su nombramiento un motivo de satisfacción, por cuanto sus quejas y solicitudes serían escuchadas en el Cuartel General alemán. El problema de la indefinición en la fabricación de carros se acabó con el nombramiento de Albert Speer como Ministro de Armamento, al decidir abandonar los continuos ensayos y concentrarse en la fabricación de los modelos Tiger, Panther y Ferdinand, esperados por Hitler para reanudar las operaciones en el Este en el verano de 1943.
La situación de partida, sin embargo, era muy complicada. La disminución en la producción de carros hizo que entre las 18 divisiones Panzer desplegadas por Alemania en el frente oriental no hubiera más que 495 carros disponibles, razón por la cual Guderian opinaba que ese año debía ser de recuperación. Manstein, en sentido parecido, pensaba que la disminución alemana de efectivos le obligaba a realizar operaciones pequeñas pero de importancia estratégica, como la toma del saliente de Kursk. Esta operación debía ser realizada con la mayor presteza, pues así se aprovecharía el desgaste sufrido por las unidades rusas durante el invierno. Los planes de Manstein eran que sobre Kursk convergieran dos ataques diferentes y simultáneos.
Desde el Norte avanzaría el Noveno Ejército, a cargo del Grupo de Ejército del Centro, mandado por el general Model, mientras que desde el Sur lo haría el Cuerpo de Ejército Panzer, del grupo de Ejército Sur, bajo el mando del general Hoth. Trazados los planes, sin embargo los problemas en la fabricación de los nuevos carros Pzkw VI, carro pesado del tipo Tiger, retrasaron el comienzo de la operación, denominada en clave como Citadelle. El propio Hitler esperaba contar con 250 de los nuevos carros para finales de mayo, mientras que los preparativos en el frente se realizaban a marchas forzadas. Doce divisiones Panzer, una de infantería motorizada y veinticinco de infantería estaban bajo el mando de Manstein en el Grupo de Ejércitos Sur.
Por su parte, el Grupo de Ejército Centro estaba compuesto por ocho divisiones Panzer, seis divisiones y media motorizadas y sesenta de infantería. Todas estas fuerzas, sin embargo, no podían ser utilizadas exclusivamente para la operación de Kursk, pues debían cubrir un frente demasiado amplio y repeler, especialmente en el caso del Grupo de Ejército Centro, el constante acoso de las guerrillas soviéticas. Se decidió así reorganizar los efectivos: del Grupo de Ejército Sur se formaron dos ejércitos, el Cuarto Panzer y el Destacamento de Ejército «Kempf», que integraba a once divisiones Panzer o Granaderos Panzer y cinco divisiones de infantería, mientras que el grupo de Ejército Centro creó de manera provisional una fuerza compuesta por ocho divisiones de infantería, seis divisiones Panzer y una de Granaderos Panzer, bajo el mando del Noveno Ejército.
Por su parte, los soviéticos introdujeron criterios más racionales en su producción de carros, fijando sus objetivos en la fabricación de los modelos T-34 y KV y en acelerar el ritmo de creación de nuevas unidades. A este respecto, lograron doblar la producción mensual alemana. Enterados de las intenciones alemanas acerca de la ofensiva sobre el saliente de Kursk -Rudolph Rossler, espía antinazi residente en Suiza, con nombre en clave «Lucy» o «Timbre de Lucy», estaba al frente de un potente grupo de espionaje- los soviéticos abandonaron la idea inicial de emprender una ofensiva a favor de preparar una fuerte y contundente defensa. Stalin ordenó a Zhukov en abril que se reuniese con él, para evaluar los proyectos inmediatos. Ambos sabían que los alemanes atacarían en los frentes Voronezh y Central. El 21 de abril, el Mando del frente Voronezh, compuesto por los generales Vatutin, N. S. Kruschev y Korzhenevich, sugirió al Stavka, el Alto Mando soviético, la realización de ataques aéreos con el objetivo de destruir la aviación alemana en tierra, al mismo tiempo que debía montarse una contraofensiva para cuando los alemanes quedasen atrapados en las defensas del saliente.
Por su parte, también el Mando del frente Central, los generales Rokossovsky, Telegin y Malinin, sugirió una estrategia defensiva como paso previo hacia una gran ofensiva posterior. Stalin mismo se mostró de acuerdo con los planes y dictó las órdenes precisas: cuando la ofensiva alemana fuera detenida, los frentes Voronezh, Central, Reserva, Bryansk, el ala izquierda del frente Occidental y la derecha del Sudoeste se lanzarían en contraofensiva; simultáneamente, frentes menores en el Sur y Noroeste realizarían pequeños ataques para mantener ocupadas a las fuerzas alemanas e impedir su uso como refuerzo. Sin embargo, todo pasaba por defender el saliente de Kursk, por lo que los mayores esfuerzos se concentraron en el envío de tropas en cantidad suficiente.
De esta manera, el frente Central quedó compuesto por cinco ejércitos de infantería -números Trece, Cuarenta y Ocho, Sesenta, Sesenta y Cinco y Setenta-, el Segundo Ejército de carros y el Dieciséis Grupo Aéreo, todos ellos en primera línea. En retaguardia quedaban un cuerpo de ejército de caballería, dos de acorazados y varias unidades de caza-carros. En conjunto, la disposición de estos efectivos otorgaba a Rokossovsky una ventaja de 5.000 piezas de artillería contra 2.395 y de 1.120 carros contra 690. El frente Voronezh lo formaban el Treinta y Ocho, Cuarenta, Sesenta y Nueve, Sexto de Guardias y Séptimo de Guardias de infantería, el Primer Ejército de carros y el Segundo grupo aéreo, disponiendo en la retaguardia de un cuerpo de fusileros y otro de carros. Así, Vatutin pudo desplegar contra Manstein una fuerza 5.780 cañones y morteros contra 2.500, y de 1.500 carros contra 1304. por detrás de Vatutin, a cargo del general Koniev, se situaba el denominado frente Estepa, integrado por cuatro ejércitos de infantería (Veintisiete, Cuarenta y Siete, Cincuenta y tres y Quinto de Guardias), el Quinto Ejército de carros, el Quinto aéreo y, en reserva, tres cuerpos de ejército de caballería, dos de carros y uno motorizado. El temor a la mejor arma alemana, los carros, hacía al Stavka concentrar una mayor cantidad de piezas de artillería que de infantería, en proporción de 3 a 2.
Entre los frentes Voronezh, Central y los noventa y dos regimientos de la reserva del Cuartel General se integraban nada menos que 19.300 cañones y morteros, además de 920 lanzacohetes denominados Katyusha. Las divisiones acorazadas de los frentes Voronetzh y Central disponían además de una posibilidad de refuerzo artillero gracias a los 3.306 carros de combate y unidades autopropulsadas. Las defensas soviéticas incluían además un complejo sistema anticarro, compuesto por núcleos de resistencia y campos minados. Cada unidad de resistencia anticarro constaba de 3 a 5 cañones antitanque, 5 lanzagranadas, entre 2 y 5 morteros, una sección de ametralladoras y entre una sección y un pelotón de zapadores.
En algunos lugares especiales, el número de cañones anticarro podía elevarse hasta 12 unidades. La disposición sobre el terreno de las defensas se estableció mediante seis cinturones dispuestos con una profundidad de 190 kms., tras los cuales se situaba un primer sistema defensivo -el frente Estepa- y otro segundo en la margen este del Don. Por delante de cada cinturón, 2.400 minas anticarro y 2.700 antipersona pretendían impedir el avance alemán. 5.000 kilómetros de trincheras fueron excavados por una cantidad de paisanos que llegó a alcanzar los 300.000. El abastecimiento quedaba asegurado gracias a la veloz construcción de una línea férrea entre Stary Oskol y Rzhava, además de 250 puentes y 3.000 kilómetros de carreteras y caminos.
La preparación de la defensa soviética no se limitó a la acumulación de fuerzas y la construcción de un sistema de fortificaciones, sino que incluía un hostigamiento constante del enemigo a base de ataques de aviación y acciones de los partisanos. Fundamentalmente, el objetivo era dificultar el ataque alemán destruyendo las infraestructuras férreas y las líneas de aprovisionamiento nazis. Estas operaciones, tras destruir 122 locomotoras 22 puentes durante el mes de enero, se incrementaron considerablemente en los meses siguientes, realizándose hasta 1.460 en el mes de julio. El objetivo era, además, mantener entretenidos a los efectivos alemanes, que de esta manera no podían ocuparse de sus labores de preparación de la gran ofensiva.
En el mes de mayo, el Grupo de Ejército Centro alemán debió realizar cinco operaciones contra el hostigamiento soviético, cuyos resultados fueron 3.152 bajas entre los partisanos y 569 deserciones, mientras que en el bando alemán se perdieron 24 cañones, tres carros de combate, 14 cañones contracarros, 25 morteros, 2 aviones, 124 ametralladoras y 1.130 armas ligeras.
El Tercero y Cuarto Ejército Panzer hubieron de ser destinados exclusivamente a combatir estas acciones, hasta el punto de que no pudieron formar parte de las unidades que integraron el ataque. Otro efecto de los ataques de hostigamiento fue que la ruptura de las comunicaciones, aunque momentánea, producía embotellamientos de tres y convoyes, que se convertían así en presa fácil para la aviación. La cercanía de los objetivos permitía, además, realizar varias incursiones en un mismo día. Las bajas sufridas por la aviación soviética, aunque cuantiosas -entre 400 y 800 aviones, de un total de 2.650 unidades-, se consideraban aceptables en virtud de los resultados conseguidos. La confianza en la victoria era absoluta entre los soviéticos, como da fe la avalancha de voluntarios que se desplazaron hacia la zona para alistarse en el Ejército Rojo.
Durante meses se recibieron miles de soldados, que permitieron a finales de abril completar muchas divisiones del Quinto Ejército de Guardias y del Tres Ejército, a cargo del general Managarov. Se reorganizaron también la caballería, muy desgastada durante el invierno, confiada al general I. A. Pliyev, y la artillería, encomendada al general Fomin. Durante el mes de junio todos los hombres realizaron prácticas de ataque y defensa. En los primeros días de mayo se pensaba que el ataque alemán sería inminente, por lo que Vatutin pidió la retirada del frente Voronezh a la posición defensiva de Livny-Kastornoye-Stary Oskol.
El Alto Mando, al mismo tiempo, reubicó al Quinto de Guardias, al Veintisiete y al Cincuenta y Tres. Los generales soviéticos también debieron prepararse personalmente. Popov y su jefe de Estado Mayor, Zakharov, debieron estudiar las operaciones que en septiembre de 1942 condujeron a la derrota del Cuarenta Ejército que comandaba, tras lo cual pudo hacerse cargo del mando del frente de Bryansk. El último de los preparativos fue la sustitución de Reyter, a cargo del frente de Reserva, por Koniev.
La razón estuvo en unos curiosos ejercicios personales que obligó a realizar a sus oficiales de cara a un posterior examen, como arrastrarse por el suelo, que fueron realizados no sin estupor y ciertas dosis de temor. Koniev, tenido por pragmático, sin embargo era detestado por su rigidez. Su nombramiento coincidió con el cambio de nombre del frente de Reserva, que pasó a llamarse Frente Estepa.