Командующий артиллерией фронта генерал-лейтенант артиллерии С. С. Варенцов, впоследствии Главный маршал артиллерии и Герой Советского Союза, предложил создать артиллерийские полигоны для подготовки истребительно-противотанковой артиллерии. Ватутин сразу ухватился за эту идею, поддержал своего главного артиллериста. Впоследствии Николай Федорович не раз присутствовал на позициях противотанковой артиллерии, где «пушкари» до автоматизма отрабатывали все операции, учились прицельно вести огонь. Почти весь личный состав истребительно-противотанковых полков прошёл на них огневую подготовку боевой стрельбой. Ватутин не случайно усиливал противотанковую оборону, поскольку хорошо понимал, что предстоящие боевые действия начнутся с танковых атак.
Готовился и противник. Николай Федорович регулярно получал сведения наземной и воздушной разведки о его действиях. Из штаба партизанского движения также поступали сообщения об интенсивном движении немецких эшелонов к фронту. Изо дня в день командование вермахта усиливало свою группировку. В районы сосредоточения прибывала новая техника: тяжелые танки «Тигр», средние «Пантеры», штурмовые орудия «Фердинанд» и «Ягдпанцер», а также современные типы самолётов — истребители «Фокке-Вульф» Fw 190а, штурмовики «Хеншель» Hs 129, модернизированные бомбардировщики «Хейнкель» Не 111. По свидетельству германских историков, на Курском выступе у вермахта было сконцентрировано всё, «на что была способна промышленность Германии и мобилизованной Европы».
Когда Николаю Федоровичу в очередной раз доложили, что противник получил новую партию «Тигров» и «Пантер», он недовольно поморщился, словно что-то предчувствуя, сказал:
— Этот «зверинец» нам доставит много хлопот...
По распоряжению Ватутина в войсках фронта была проведена огромная работа с целью развеять миф о неуязвимости «Тигров» и «Пантер». В ротах, батальонах, полках бойцам на фотографиях и макетах показывали слабые места новой боевой техники гитлеровцев, учили их выбирать позиции для прицельного огня. Много было напечатано специальных памяток, инструкций по борьбе с новыми машинами врага.
Теория тесно увязывалась с практикой. Постоянно проводились тренировки по преодолению так называемой танкобоязни. Для этого боец занимал место в окопе, а прямо на него, где он укрылся, двигалась многотонная стальная махина. Когда она переползала через окоп, боец поднимался и бил в корму танка гранатой или бутылкой с зажигательной смесью. Такого рода тренировки на специально подготовленных полигонах укрепляли в сознании бойцов уверенность в том, что с танком можно бороться даже в одиночку.
Между тем немцы, концентрируя свои войска, старались всячески дезинформировать советское командование о своих ближайших планах. С этой целью они провели ряд мероприятий, имитирующих подготовку операции по плану «Пантера». Этим планом предусматривалось наступление на юго-восток из района Белгорода (против Воронежского фронта), а также в излучине реки Северский Донец в направлении Изюм, Купянск (против Юго-Западного фронта). Чтобы ввести в заблуждение советское командование, немцы днём выдвигали моторизованные колонны к линии фронта, артиллерия занимала огневые позиции и осуществляла пристрелку целей, проводились демонстративные рекогносцировки, выдвижение макетов танков, сосредоточение переправочных средств, интенсивные радиопереговоры, авиаразведка районов ложного наступления. Также противник распространял сведения о том, что германское командование отказывается на ближайшее время от решительных наступательных действий в направлении Курска. В связи с этим войска вермахта переходят к обороне занимаемого рубежа с одновременной подготовкой в глубине новой оборонительной линии. А если наступление и начнется, говорили немцы, то не раньше сбора урожая.
На самом же деле стрела наступления со дня на день должна была быть спущена с тетивы обороны. Вот строки из доклада командования 4-й танковой армии вермахта об оценке обстановки в плане подготовки к операции «Цитадель»: «За последнее время противник ещё более укрепил свои позиции, значительно усилил средства обороны и, кроме того, по весьма достоверным сведениям, выдвинул 1-ю танковую армию с 3-м моторизованным и 16-м танковым корпусом в район Обоянь, Курск. Следует ожидать появления других крупных танковых и моторизованных сил противника северо-восточнее Белгорода и в районе Острогожска... Следует, однако, подчеркнуть, что на основе опыта двух прошлых зим весьма необходимо, чтобы операция “Цитадель” началась как можно скорее...»