Решающая партия Гитлер – Сталин началась 28 июня 1942 года.
Согласно плану, который, кстати, случайно попал в руки советского командования, но был воспринят им как преднамеренно подброшенная дезинформация, группа «Вейхс» при поддержке 8-го авиакорпуса нанесла внезапный удар из района Щигры в стык 13-й и 40-й армий Брянского фронта. В центре, вдоль железной дороги Курск – Воронеж, рвалась к Дону 4-я танковая армия генерала Гота, имевшая в своем составе 3 танковые (9, 11, 24-я) и 3 моторизованные (3-я, 16-я и «Великая Германия») дивизии. Южнее 2-я венгерская армия – 9 пехотных и 1 танковая дивизии – наступала на Старый Оскол. Северный фланг ударной группировки прикрывал 55-й армейский корпус 2-й немецкой армии.
В первый же день немцы вклинились в советскую оборону на 15 км; на второй «панцеры» разгромили штаб 40-й армии, полностью дезорганизовав ее управление, и вышли на оперативный простор. С 29 июня командующий Брянским фронтом генерал-лейтенант Ф.И. Голиков пытался ликвидировать прорыв фланговыми ударами пяти танковых корпусов (1, 4, 24, 17, 16, 24-й) и отдельных танковых бригад, но действовал в лучших традициях лета 1941 года. Корпуса вступали в сражение с ходу, по частям, несогласованно по времени, без разведки, без взаимодействия с другими родами войск, без связи друг с другом и вышестоящими штабами. Поодиночке они и были разбиты.
30 июня перешедшие в наступление из района Волчанска войска 6-й армии генерала Паулюса, имевшей в составе 40-го танкового корпуса две танковые (3-ю, 23-ю) и 29-ю моторизованную дивизии, при поддержке 4-го авиакорпуса «неожиданно быстро» прорвали советскую оборону на стыке 21-й и 28-й армий Юго-Западного фронта и за три дня продвинулись до 80 км. 3 июля они встретились у Старого Оскола с венгерскими частями, замкнув кольцо окружения вокруг шести советских дивизий. После этого главные силы Вейхса устремились к Воронежу, Паулюса – на Острогожск, охватывая правый фланг 28-й армии генерал-лейтенанта Д.И. Рябышева.
5 июля 6-я армия левым крылом форсировала реку Тихая Сосна, а дивизия «Великая Германия» и 24-я танковая дивизия ворвались в Воронеж. Вечером того же дня из Ставки фюрера последовал категорический приказ приостановить штурм города, вывести подвижные соединения из уличных боев и направить их на юг, в коридор между Доном и Северским Донцом.