Германское командование приняло решение провести стратегическую операцию на курском выступе. Планировалось нанести сходящиеся удары из районов городов Орёл (с севера) и Белгород (с юга). Ударные группы должны были соединиться в районе Курска, окружив войска Центрального и Воронежского фронтов Красной армии. Операция получила условное название «Цитадель».

Для проведения операции немцы сосредоточили группировку, насчитывавшую до 50 дивизий (из них 18 танковых и моторизированных), 2 танковые бригады, 3 отдельных танковых батальона и 8 дивизионов штурмовых орудий, общей численностью, согласно советским источникам, около 900 тысяч человек. Руководство войсками осуществляли генерал-фельдмаршал Гюнтер Ханс фон Клюге (гр. армий «Центр») и генерал-фельдмаршал Фриц Эрих фон Манштейн (гр. армий «Юг»). Организационно ударные силы входили в состав 2-й и 9-й армий (командующий — генерал-фельдмаршал Вальтер Модель, группа армий «Центр», район Орла) и 4-й танковой армии и оперативной группы «Кемпф» (командующий — генерал Герман Гот, группа армий «Юг», район Белгорода). Воздушную поддержку немецким войскам оказывали силы 4-го и 6-го воздушных флотов. Для проведения операции в район Курска были выдвинуты несколько элитных танковых дивизий СС — «1-я дивизия СС «Лейбштандарте-СС Адольф Гитлер»», «2-я танковая дивизия СС «Дас Райх»», «3-я танковая дивизия СС «Тотенкопф»». Войска получили некоторое количество новой техники: 134 танка Pz.Kpfw.VI «Тигр» (еще 14 — командирские танки вооруженные пулеметами), 190 Pz.Kpfw.V «Пантер» (еще 11 — эвакуационные и командирские, без пушек), 24 штурмовых орудия Sd.Kfz. 184 «Фердинанд» — всего 348 относительно новых танков и самоходок («Тигр» несколько раз применялся в 1942 г.). При этом, правда, в составе немецких частей оставлось значительное количество откровенно устаревших танков и самоходок: 384 единицы (Pz.III, Pz.II, даже Pz.I). Всего же в немецких танковых войсках здесь было 2154 танка и самоходки, без командирских и эвакуационных (Мюллер-Гиллебранд Б. Сухопутная армия Германии 1933—1945. М., 2003. ISBN 5-94661-041-4. С. 663—665.). Также во время Курской битвы впервые были применены немецкие телетанкетки Sd.Kfz.302.

Советское командование приняло решение провести оборонительное сражение, измотать войска неприятеля и нанести им поражение, нанеся в критический момент контрудары по наступающим. С этой целью на обоих фасах курского выступа была создана глубоко эшелонированная оборона. В общей сложности было создано 8 оборонительных рубежей. Средняя плотность минирования на направлении ожидаемых ударов противника составляла 1500 противотанковых и 1700 противопехотных мин на каждый километр фронта.

Войска Центрального фронта (командующий — генерал армии Константин Рокоссовский) обороняли северный фас Курского выступа, а войска Воронежского фронта (командующий — генерал армии Николай Ватутин) — южный фас. Войска, занимавшие выступ, опирались на Степной фронт (командующий генерал-полковник Иван Конев). Координацию действий фронтов осуществляли представители Ставки Маршалы Советского Союза Георгий Жуков и Александр Василевский. Войска Центрального и Воронежского фронтов насчитывали более 1 миллиона 300 тысяч человек, до 20 тысяч орудий и миномётов, около 3600 танков и самоходных орудий и около 2950 самолетов. Однако поскольку в ходе сражения, как предполагалось, могли быть применены (что и произошло в действительности) войска Степного фронта под командованием Конева, то следует упомянуть, что вместе с ними советская группировка насчитывала ок. 1,9 млн чел., ок. 4900 танков и самоходок, около 27 тыс. артстволов. Спорный момент.