蘇軍在庫爾斯克地區修築了6條防線，縱深近百公里。其中以前2道防線最為堅固，擁有大量的反坦克陣地和分散於防線上的坦克以及炮兵陣地，縱深達20公里，基本上構成了蘇軍全部的戰術防禦地帶。第3道防禦地帶是集團軍後方地帶，以後3條是方面軍防禦地區。

蘇軍陣地的構成大部分都是以戰壕為主的野戰工事。所有塹壕都有交通壕連線，並有散兵坑和掩蔽工事。各防禦地帶都有大量的反坦克手段，整個地區敷設了大量的地雷而且構築有許多反坦克支撐點。蘇軍的企圖是在前2道的縱深防禦陣地上大量消耗德軍裝甲部隊的實力，並減慢其突擊的速度，從而在第3道防禦地帶集中強大的坦克部隊發起堅決的反擊，徹底摧毀德軍裝甲部隊的作戰能力，之前也要使德軍的進攻暫時停頓，使前線蘇軍可以安全撤退到後方的防禦工事中，重新建立防線。

蘇軍吸取了之前的防守經驗，在後方留置了大量的坦克部隊以投入到對德軍裝甲部隊的反突擊上，目的就是在於阻止住德軍在突破後的快速擴張。透過連續不斷的防守和反擊，壓制住德軍的進攻。

在炮兵方面蘇軍同樣投入了巨大的兵力兵器，配屬給中央方面軍和沃羅涅日方面軍的支援炮兵大部分是最高統帥部預備隊炮兵。僅第13集團軍就得到第4突破炮兵軍七百門火炮和迫擊炮的支援。整個防線上大約擁有一萬三千門火炮、六千門反坦克火炮和一千門火箭炮。

這次會戰的準備階段中，蘇軍充分吸取了之前2年的作戰經驗教訓。根據總參1943年4月27日批准的野戰防禦地區勘察和建立守則，中央方面軍和沃羅涅日方面軍都構築2-3道防禦地區，縱深為40-75千米。草原方面軍在兩個方面軍後方沿克慎河構築了一道防禦地區。此外，在更深遠的後方沿頓河還構築了一條國家防線。四道防禦線總縱深達250-300千米，這在當時條件下幾乎是不可能突破的。

即使庫爾斯克突出部失守，利用後方的草原方面軍的兵力和後兩道防禦線仍能保持戰線的完整性。實際上中央方面軍和沃羅涅日方面軍組成了蘇軍在這一地段的戰略第一梯隊，草原方面軍則成為戰略第二梯隊，還有最高統帥部大本營預備隊可隨時佔領頓河國家防線。這就構成了戰略上的三道防線。即使德軍將庫爾斯克突出部內的蘇軍兩個方面軍全部殲滅，仍不能完成戰略突破，而只能取得戰役規模的勝利。如此謹慎也說明蘇軍對1941年至1942年防線被一再突破，還是有些心有餘悸的。 　　

蘇軍兩個方面軍組成兩個梯隊，首次由坦克集團軍編成第二梯隊(坦克第2、第1集團軍分別作為中央和沃羅涅日方面軍的第二梯隊)。各方面軍都編有總預備隊、反坦克炮兵預備隊，工程兵預備隊及其他預備隊。

中央方面軍以5個諸兵種合成集團軍（第48、13、70、65、60集團軍）防守306千米長的戰線。主要方向的3個集團軍負責132千米的防禦正面，平均防禦正面每個集團軍僅為44千米-其中負責最重要方向－波內裡方向的第13集團軍正面只有32千米。次要方向上的第65和第60集團軍則負責寬174千米的防線，平均防禦正面為87千米，就是這樣也比戰爭第一階段要小一些，更何況集團軍的編成也要比戰爭第一階段大的多。

中央方面軍各集團軍除了第13集團軍以外，都成一個梯隊（第13集團軍成三個梯隊）。各種不同使命的預備隊、炮兵群和快速障礙設定隊也開始成為集團軍戰役佈勢中極其重要的組成部分。自步兵軍以下直到步兵營通常都成兩個梯隊，並編有各種預備隊和快速障礙設定隊。中央方面軍在最可能受威脅的95千米戰線上集中了步兵師的58%、炮兵的70%、坦克和自行火炮的87%。同時，在這一方向上還部署了方面軍第2梯隊（坦克第2集團軍）和方面軍預備隊（坦克第9、19軍）。在其餘211千米戰線上則僅有不到一半的步兵、三分之一的炮兵和不到五分之一的坦克。

由於上述措施，戰術密度達到了很高水平。每千米正面有0.7-1.5個步兵營（每米正面每分鐘可發射8發子彈）、18-30門火炮和迫擊炮、2-4輛坦克。在第1 3集團軍地帶內，每千米正面火炮和追擊炮達到94門（其中反坦克炮30門以上）以及將近9輛坦克。這一密度足以有效抗擊德軍衝擊。蘇軍炮兵火力的增強也為實施炮兵火力反準備提供了有利條件。

沃羅涅日方面軍情況與中央方面軍稍有不同。該方面軍司令員判斷，德軍可能將在別爾哥羅德與奧博揚，別爾哥羅德與科羅查，沃爾昌斯克與新奧斯克這3個方向發動進攻，因而將基本兵力集中於方面軍中央和左翼。這導致了兵力兵器有些分散。在主要方向上的近衛第6集團軍防禦正面達64千米，戰役佈勢為一個梯隊，以1個步兵師作為預備隊。該集團軍各步兵師也為一個梯隊，步兵團、營通常為兩個梯隊，以適應較寬大的防禦正面。因此該集團軍方向兵器密度較低，火炮和迫擊炮為每千米正面45.2門，反坦克火炮為每千米正面15.6門。這也是德軍在沃羅涅日方面軍防線上突人縱深較大的主要原因，當然也與德軍主攻方向在該方面軍防線上有很大關係。

方面軍第一梯隊為第38、40和近衛第6、7集團軍，第二梯隊則是坦克第1集團軍和第69集團軍，彌補了第一梯隊較為稀疏的戰役密度。方面軍預備隊比較強大，有近衛步兵第35軍和近衛坦克第2、5軍。

庫爾斯克會戰中，兩個方面軍的各集團軍均建立於三個防禦地帶。防禦戰術地幅由主要防禦地帶和第二防禦地帶組成，縱深為15-20千米，主要防禦地帶縱深為5-7千米，由各步兵軍的第一梯隊步兵師佔領。第二防禦地帶距主要防禦地帶10-15千米，由各步兵軍第二梯隊步兵師佔領。集團軍後方防禦地帶距第二防禦地帶10-12千米，由諸兵種合成集團軍第二梯隊或方面軍預備隊佔領。這一地區工事密度很大（每千米正面有2-4千米塹壕），還有許多斜切陣地。正是在這一陣地，沃羅涅日方面軍才最終阻止往德軍進攻（德軍在此方向突人縱深達35千米，中央方面軍方向只有12千米）。集團軍防禦地帶之後還有方面軍防禦地帶的2-3道防禦陣地，縱深為40-75千米。

在3個月時間內，中央方面軍部隊共挖掘了總長5000千米的塹壕和交通壕，埋設了40萬枚地雷，僅在第13集團軍和第70集團軍地段上就架設了112千米鐵絲網，其中10.7千米是電網。在近衛步兵第81師9千米的地帶上，挖掘了39千米塹壕和交通壕，構築了222個步兵掩體、486個機槍掩體、136個反坦克槍掩體、148個迫擊炮掩體和143個反坦克炮掩體，還有228個人員掩蔽部和掩蔽工事，佈設了24789枚防步兵地雷和總寬度13.5千米的防坦克地雷場。

正因為蘇軍構築了完善的、多梯次的防禦工事，所以才能擋住了德軍裝甲兵部隊的攻擊與衝擊，並且在6天之後就轉入了反攻！