В первый день оборонительного сражения соединения 1-й танковой армии находились в районах сосредоточения и были готовы к немедленному выступлению. Установив, что главный удар противник наносит на Обоянь, в 16:40 5 июля Ватутин приказом потребовал от командующего 1-й танковой армией Михаила Катукова к 22 часам выдвинуть соединения его армии из района дислокации (Белое-Ивня- Обоянь) во вторую полосу обороны фронта, развернув их в двухэшелонном построении на 52-километровом участке: Меловое-Раково-Шепелевка (6-й танковый корпус, в пер-вбм эшелоне на второй полосе обороны на участке 90-й гвардейской стрелковой дивизии 6-й гвардейской армии); Алексеевка-Сырцев-Яковлево (3-й механизированный корпус, в первом эшелоне на второй полосе обороны на участке 51-й гвардейской стрелковой дивизии 6-й гвардейской армии); Владимировка-Орловка (31-й танковый корпус, во втором эшелоне на прежнем рубеже обороны 3-го механизированного корпуса, на удалении до 18 км от переднего края). Танковой армии были поставлены следующие боевые задачи: 1) ни при каких обстоятельствах не допустить прорыва противника в направлении Обояни; 2) быть в готовности с рассветом 6 июля перейти в контрнаступление в общем направлении на Томаровку; 3) танки в обороне окопать и тщательно замаскировать. В 22 часа 5 июля распоряжением командующего фронтом в оперативный резерв 1-й танковой армии была дополнительно передана отдельная танковая бригада из состава 38-й армии, которая сосредоточивалась в районе южнее Обояни. С подходом, соединений 1-й танковой армии, количество артиллерийских средств в полосе 6-й гвардейской армии возрастало на 85 процентов.
Согласно этому же приказу Ватутина к 24 часам 5 июля в район Тетеревина выдвигался 5-й Сталинградский танковый корпус, а в район Гостищева 2-й Тацинский танковый корпус - оба в готовности с рассветом 6 июля перейти в наступление в направлении Раково-Белгород. Силами 5-го гвардейского Сталинградского танкового корпуса предполагалось действовать на Прохоровском направлении, а 2-го гвардейского Тацинского - на Корочанском. По замыслу контрудара 5-й гвардейский танковый корпус (по списочному составу в трех танковых ^мотострелковой бригадах, а также тяжелом танковом полку корпуса насчитывалось 218- 222 танка, в том числе 131 танк типа Т-34), сосредоточивавшийся западнее хутора Тетеревино, наступал на участке 12 км в направлении Быковки - на левом фланге 51-й гвардейской стрелковой дивизии, а 2-й гвардейский танковый корпус (по списочному составу в трех танковых и мотострелковой бригадах, а также тяжелом танковом полку корпуса насчитывалось 227 танков, в том числе 131 танк типа Т-34) должен был развернуться на 10-километровом участке Гостищево- Сажное, занять оборону в полосе 375-й стрелковой дивизии и быть готовым во взаимодействии с частями 5-го гвардейского танкового корпуса перейти в атаку в направлении на Гремучий. По информации Генерального штаба Красной армии, 2-й и 5-й гвардейские танковые корпуса имели 190 минометов калибров 82 и 120 мм, 40 противотанковых и 48 полевых орудий. Оба танковых корпуса передавались в оперативное подчинение командующего 6-й гвардейской армией генерала Чистякова. Соответствующие приказы их командующим генералу Андрею Кравченко (5-й гвардейский танковый корпус) и полковнику Алексею Бурдейному (2-й гвардейский танковый корпус) были отданы около 16:30 5 июля.
В общие задачи танковых войск второго эшелона Воронежского фронта входило: укрепить оборону стрелковых соединений 6-й гвардейской армии; не допустить прорыва противника на Обоянь; с рассветом 6 июля совместно с частями 6-й гвардейской армии нанести контрудар на участке Тома-ровка-Белгород, по аналогии с тем, как это на Центральном фронте осуществил его командующий генерал Рокоссовский. Всего для проведения контрудара к утру 6 июля было сосредоточено более 1050 танков, из которых 754 типа Т-34.
Резервный 35-й гвардейский стрелковый корпус (три гвардейские стрелковые дивизии, 184 противотанковых и 112 полевых орудий, 362 миномета калибров 82 и 120 мм) был разделен на части - командующий корпусом генерал Сергей Горячев получил задачу к 3 часам ночи 6 июля выдвинуть 93-ю гвардейскую стрелковую дивизию в район юго-западнее Прохоровки. Эта дивизия, которой командовал генерал Владимир Тихомиров (Владимир Васильевич Тихомиров), передавалась в распоряжение 69-й армии с целью не допустить развития удара противника в северо-восточном направлении, в стык 6-й и 7-й гвардейских армий, для чего должна была занять рубеж обороны Петровка-совхоз Октябрьский- Правороть, за 183-й стрелковой дивизией 69-й армии. В гвардейском соединении генерала Тихомирова насчитывалось более 9,4 тысячи человек личного состава, 91 орудие и 175 минометов. Две другие гвардейские стрелковые дивизии 35-го корпуса (92-я и 94-я) передавались в оперативное подчинение 7-й гвардейской армии для использования на Корочан-ском направлении, так же как и две дивизии из состава 69-й армии, до этого занимавшие тыловой рубеж обороны, - 111-я и 270-я.
В целом, задействовав для контрудара 1-ю танковую армию и оба танковых корпуса, а стрелковый корпус разделив и выдвинув к переднему краю тактической зоны обороны, Ватутин израсходовал все оперативные резервы фронта. В дальнейшем, в случае неблагоприятного развития обстановки, он мог рассчитывать только на переброску частей и соединений с неатакованных участков, на что требовалось время и значительные организационные усилия (в том числе по преодолению активного и пассивного сопротивления командующих армиями, которые не желали ослаблять свои объединения), а также на использование стратегических резервов Ставки Верховного Главнокомандования, привлечение и уничтожение которых составляло фактическую цель операции "Цитадель". Соответственно, уже 5 июля командование 40-й армии получило указание передать в резерв фронта 86-ю отдельную танковую бригаду, которая по плану готовилась к нанесению контрудара в направлении Черкасского, а теперь должна была выйти в район южнее Обояни и занять оборону на дороге Белгород-Обоянь, чтобы не допустить прорыва танков противника.
Выполняя приказ командующего фронтом, 1-я танковая армия перекрыла наиболее танкоопасное, по мнению генерала Катукова, направление в полосе обороны 6-й гвардейской армии - шоссе Симферополь-Москва в районе Яковлева. При этом 3-й механизированный корпус (три механизированные, две танковые бригады) совершал марш танками и артиллерией днем 5 июля по двум маршрутам и, пройдя 20 км, вышел в свой район в тот же день с наступлением темноты, а его пехота, вследствие отсутствия транспорта, достигла новый рубеж обороны только к рассвету 6 июля. 6-й и 31-й танковые корпуса выступили для занятия указанных им рубежей обороны с наступлением темноты, каждый по двум заранее намеченным маршрутам: 6-й танковый корпус (три танковые и одна мотострелковая бригады) с приданным ему гвардейским минометным полком, пройдя 35-40 км, к 3 часам 6 июля сосредоточился в новом районе; 31-й танковый корпус (три танковые бригады) закончил сосредоточение к 24 часам 5 июля. По информации советских источников, германской разведке не удалось заблаговременно раскрыть нахождение 1-й танковой армии в местах ее сосредоточения, авиация противника ни разу не бомбардировала расположение корпусов армии в исходных районах и их походные порядки на марше, появление танковых соединений на втором оборонительном рубеже 6-й гвардейской армии в ходе сражения оказалось неожиданным для немцев.
Выдвинувшись в новые районы, штабы танковых частей приступили к организации обороны и установлению связи с действующими впереди стрелковыми соединениями. В корпусах первого эшелона были выставлены танковые засады силой от взвода до роты, причем танки, выделенные в засады, были окопаны. Артиллерия заняла огневые позиции в боевых порядках пехоты в готовности к стрельбе прямой наводкой. В танковых бригадах были выделены ударно-маневренные танковые группы силой до батальона с задачей борьбы с немецкими танками, прорвавшимися в глубину обороны. Всего в первом эшелоне танковая армия имела 419 танков и САУ, 158 орудий, 299 минометов (включая реактивные установки).
Расположение в первом эшелоне армии не двух танковых, а танкового и механизированного корпусов впоследствии вызвало критику этого оперативного решения Катукова. В частности, маршал Ротмистров в своих воспоминаниях отмечает, что при обсуждении с генералом Ватутиным действий танковых войск в оборонительных боях на Курской дуге командующий Воронежским фронтом высказал мнение, что он допустил ошибку, утвердив решение генерала Катукова на оперативное построение 1-й танковой армии. Ватутин посчитал, что командующий 1-й танковой армией осложнил и без того неудачное для советских войск развитие ситуации тем, что вместо обоих танковых корпусов (6-го и 31-го) поставил в первый эшелон 6-й танковый и 3-й механизированный корпуса. Ротмистров согласился с командующим фронтом в том, что не следовало использовать механизированный корпус в первом эшелоне, поскольку, полностью укомплектованный хорошо подготовленным личным составом и боевой техникой, он все же уступал танковому корпусу по количеству боевых машин, а также в маневренности и силе удара. Вместе с тем, насчитывая пять бригад, в том числе одну танковую, оснащенный мощной противотанковой артиллерией, 3-й механизированный корпус, наступая во втором эшелоне, мог бы под прикрытием танковых корпусов развернуться на выгодном рубеже и успешно отражать танковые атаки противника, а с подходом резервных соединений фронта окончательно остановить врага.
В действительности выведенный во второй эшелон 31-й танковый корпус был сформирован незадолго до Курской битвы и практически не имел собственной моторизованной пехоты, артиллерии (по некоторым данным, в корпусе было только 16 орудий и 13 минометов) и транспорта, следовательно, значительно уступал другим армейским корпусам по общей ударной силе и маневренности, а 3-й механизированный представлял собой мощное, сплоченное и опытное боевое соединение. Относительно бронетехники 3-й механизированный корпус 1-й танковой армии в составе трех механизированных и двух танковых бригад насчитывал 195 танков (по другим данным - 250 танков), из которых 35 легких типа Т-70; 6-й танковый корпус в составе трех танковых и одной мотострелковой бригад - 155 танков (по другим данным - 169 танков), из них 32 танка Т-70; 31-й танковый корпус в составе трех танковых бригад - 175 танков (по другим данным - 196 танков), среди них 42 танка Т-70.
С другой стороны, несмотря на вроде бы налаженную систему связи, предусматривавшую дублирующие каналы и различные варианты взаимодействия объединений фронта, контакта со 2-м и 5-м гвардейскими танковыми корпусами у Катукова не было, поэтому, как и в начале войны, ему пришлось направлять офицеров связи. При этом командующий
3-м механизированным корпусом генерал Семен Кривоше-ин, ответственный за обеспечение стыка с левофланговым соединением, так и не установил связь и не организовал взаимодействие с командованием 5-го гвардейского танкового корпуса, вышедшего к вечеру 5 июля в район 2-4 км севернее села Лучки (Южные).
В свою очередь, командование 6-го танкового корпуса к утру 6 июля также не имело связи со штабом 67-й стрелковой дивизии полковника Баксова, отошедшей в полосу обороны корпуса, а также со штабом 90-й гвардейской стрелковой дивизии полковника Чернова, на участке которой сосредоточился корпус. Поэтому, как утверждает командующий 6-м танковым корпусом генерал Андрей Гетман, он ориентировался в обстановке исключительно на основании сведений отдельного разведывательного автобронебатальона, высланного ночью на южный берег реки Пены.
В то же время член Военного совета 1-й танковой армии генерал Николай Попель вспоминает, что разведывательная группа из 10 танков, высланная в сторону противника командованием 6-го танкового корпуса, была полностью уничтожена, не успев ничего сообщить. По мнению Попеля, причина этой неудачи заключалась в том, что начальник штаба танкового корпуса организовывал разведку в состоянии алкогольного опьянения.
Вместе с тем Попель называет этого начальника штаба "полковник Корниенко", но такого офицера среди командного состава 1-й танковой армии во время войны не было, хотя очень схожую фамилию носил начальник штаба 3-го механизированного корпуса полковник Владимир Копиен-ко, тогда как начальником штаба 6-го танкового корпуса являлся полковник Иван Ситников. Соответственно, воспоминания Попеля могут относиться к 3-му механизированному корпусу.
В полосе 7-й гвардейской армии, получив указания командующего фронтом на проведение контрудара, генерал Шумилов по сложившейся обстановке решил основные усилия сосредоточить на полной ликвидации плацдарма противника, захваченного немцами на восточном берегу реки Северский Донец юго-восточнее Белгорода. Для этого было задумано в 3:30 6 июля атаковать плацдарм двумя сводными боевыми группами, сформированными из частей второго эшелона и резервов, первая из которых подчинялась командующему 25-м гвардейским стрелковым корпусом генералу Сафиулину, а вторая - командующему 24-м гвардейским стрелковым корпусом генералу Васильеву. Первая группа включала 73-ю гвардейскую стрелковую дивизию, 30-ю армейскую истребительно-противотанковую артиллерийскую бригаду, 167-й отдельный танковый полк (39 танков, в том числе 32 танка типа Т-34), 1438-й самоходно-артиллерийский полк (6 легких танков, 9 САУ типа СУ-76 и 12 типа СУ-122), 265-й гвардейский пушечный артиллерийский полк, 97-й и 309-й гвардейские минометные полки, инженерный батальон. Эта группа должна была нанести удар с рубежа Белов-ское-совхоз "Батрацкая дача" в направлении на Крутой Лог-Нижний Ольшанец. Вместе с тем генерал Сафиулин выдвинул 73-ю гвардейскую стрелковую дивизию гвардии полковника Семена Козака из второго эшелона на рубеж Генераловка-Гремячий, непосредственно за позициями 78-й гвардейской стрелковой дивизии, поскольку ей ставилась задача не только участвовать в контрударе, но и укрепить оборону на угрожаемом направлении.