1943年夏季，苏军正在紧张地进行库尔斯克突出部的防御准备工作。7月5日，德军第9集团军由奥廖尔方向对库尔斯克突出部北正面，德军坦克第4集团军由别尔哥罗德方向对库尔斯克突出部南正面，开始对苏军发起进攻，力图南北对进突击，最终突破苏军防御。苏军在别尔哥罗德方向进行防御的是沃罗涅日方面军，在奥廖尔方向进行防御的是中央方面军。

整个战役的后方铁路线与交通安全由防空军负责。防空军出动了沃罗涅日-鲍里索格列布斯克、里亚日斯克-坦波夫和哈尔科夫的3个师级防空地域以及防空歼击航空兵第36、101、125和310师。防空军一共出动了歼击机208架、高炮760门、高射机枪560挺和125部探照灯，支援沃罗涅日和中央方面军作战。此外，还派出了125个观察小组，以便有效协调与地面部队的配合。

除了防空军的防空支援，参战各方面军也拥有大量高炮部队，有效加强了防空。苏军中央方面军有5个高炮师、10个集团军属高炮团以及4个独立高炮营，装备高炮1131门（小口径684门）；沃罗涅日方面军拥有4个高炮师、 11个集团军属高炮团以及2个装备中口径高炮的最高统帅部预备高炮营，装备高炮761门（小口径450门）；另外作为预备队的草原方面军装备高炮701门（小口径541门），3个方面军合计共有高炮2593门（小口径1675门）。为了加强反坦克防御能力，在重要方向的反坦克支撑点还加强有85毫米高炮。

库尔斯克防御战示意图

根据任务分工，小口径高炮被用来有效针对敌军大量的低空和俯冲轰炸机，此外方面军与集团军编制中还编有相应的无线电连、观测连以及通信连。

地面防空力量主要集中在了中央方面军的主要作战方向。这样，方面军的第一梯队部队得到了很好的防空掩护，比如在第13集团军的32公里防御宽度（超过方面军防御区域10%）上集中了50%的中口径高炮部队和40％的小口径高炮部队。这使得主要方向上每公里正面拥有5门高炮 。在方面军的主要部队（ 第48、13、70集团军）拥有100%中口径高炮和90%的小口径高炮。

主要方向上的集团军都配属了高炮群，一般由高炮师师长或者由炮兵师副师长负责指挥防空作战。

另外，为了同德军航空兵的斗争，除了使用建制内防空兵器外，两个方面军还安排使用大量步兵火器加强防空火力。中央方面军计划使用581挺重机枪、992挺轻机枪、1302支反坦克枪和69门火炮；沃罗涅日方面军计划使用892挺重机枪、1551挺轻机枪、2169支反坦克枪和50门火炮。

1943年在库尔斯克附近的1939年式61-K型37毫米高炮

空中观察，预警和通信系统也得到了改善。在步兵团中设立了非建制的观察哨位，而在步兵师中拥有集团军所属对空观察连的2个哨位，其中1个在防御一线，另一个在师指挥部。集团军属的对空观察连在步兵军中有常设人员，派驻在所配属空军的机场。 在前线，观察、预警和通讯系统位于方面军和集团军的指挥所以及在机场。团与师之间的空袭警报、情况等讯息用电话交流。集团军指挥所与方面军配属的对空观察连之间建立了完善的通信系统，对于及时向前线机场战斗机部队传达敌机空袭警报都使用无线电。

因此，在库尔斯克战役开始之前，前线部队的防空配置，毫无疑问，比先前的任何战役都组织得更好。尽管这样，在战役的第一天，由于双方争夺制空权交战的激烈，仍然使得歼击机与高炮力量不足。

中央与沃罗涅日方面军在防御作战中碰到了一系列防空方面的问题，最主要的是前线部队的防空配系中缺少歼击机进行空中掩护。而这两个方面军采取的方法都是使用歼击机打击群在同一高度巡逻。在空中的歼击机数量尽管增加，但是在机场缺少留守的担任警戒任务的歼击机，而且空中歼击机部队与地面的无线电联络极不顺畅 。前线部队的警报力量不足不能对防空起到作用。经过改进后的广泛的报告系统包括设立了大量非编制的观察哨位以及临时增编的人员并未有相应的通信手段与设施，造成在战役第一天，防空方面的通信一片混乱。不过，最主要原因是前线部队缺少对敌机的远程探测系统。（笔者注：苏军国防部档案显示的主要缺点是，有时歼击机未能积极活动，也未出现在急需的空域；无线电引导站经常未完成引导任务；司令部对敌人战术研究不够，不能获取准确的情报。。。。。。）

所以，尽管前线部队装备了大量的高炮与歼击机，由于缺乏必要的组织系统，因而苏军的防空力量在战役第一天依然不能有效对抗敌军的空袭，使苏军蒙受了较大损失。

1943年7-8月在库尔斯克突出部上空飞行的近卫歼击航空兵第8师Ла-5Ф歼击机

为了提高防空的效果，一系列改进措施在防御战役中得到实施：几乎所有歼击机部队都用来掩护地面陆军的作战行动，战斗机空中编队采用多层次不同高度编队；歼击机航空兵师的战地指挥所尽量靠近前线部队作战地域，这样可以通过无线电对空中战斗机编队进行引导与指挥；高炮部队阵地不固定采用机动作战，紧随前线部队行动，使得每公里作战宽度高炮数量在9-12门。反敌空袭的防空武器作战方式也进行了改进。敌机采取空袭时，高炮首先迎战，如果我方歼击机开始攻击敌机则停止开火，作为预备力量。

例如在中央方面军，由于查明了德军主要进攻方向，因而苏军防空火力密度在7月7日达到每公里2门中口径高射炮、7门小口径高射炮和7挺高射机枪，而2天前的7月5日还不到这个数字一半。例如第13集团军使用2个高炮师组成集团军高炮群掩护军队战斗队形，只使用1个小口径高炮团掩护集团军指挥所和其他目标。

由于上述的改进措施，使得敌机蒙受了巨大损失，从战役第二天直到战役结束，敌机不再出现编队行动，只是有一些单机或者小机群行动。奥廖尔方向战役第三天后、别尔哥罗德方向战役第六天后苏军获得了战役制空权 。

1943年7月德军216突击坦克营灰熊自行榴弹炮在波内里车站被击毁

7月6日，防空歼击航空兵第27团10架歼击机遭遇德军机群，对方共有12架Me-109战斗机和27架容克-87轰炸机。苏军飞行员击落敌机10架，全部安全返航。7月8日，库尔斯克继续进行着激烈的空战，双方数百架飞机参战。苏军空军和防空军全天击落德军飞机160架。7月9日击落德军飞机140架。

从7月5日到7月12日的会战防御阶段，苏军空军出动28160架次，其中各集团军出动架次占76%，远程航空兵占18%，国土防空军歼击航空兵占6%。

1943年库尔斯克会战在坦克第2集团军地带内，德军1个月共出动900架次。由于苏军防空火力密度达到每公里15门，因而该集团军只损失了几辆坦克。

1943年7月5日苏军在库尔斯克练习低空目标射击

1943年8月3日，苏军发起别尔哥罗德-哈尔科夫战役。进攻发起后，苏军在8月5日解放别尔哥罗德。8月11日，沃罗涅日方面军切断哈尔科夫-波尔塔瓦铁路，草原方面军则逼近哈尔科夫防御外围。为了防止遭到包围，8月18日，德军3个坦克师和2个摩托化师在猛烈炮火和轰炸航空兵对苏军战斗队形进行密集袭击后，开始在阿赫特尔卡方向开始反突击。日终前，德军突破苏军步兵第166师正面，在7公里地段楔入第27集团军防御纵深近24公里。苏军沃罗涅日方面军随即调动近卫坦克第4和第5军等实施反突击。同时，将全部反坦克预备队（含防空军大量高炮部队）以及三分之一的炮兵和工程兵增调到该方向。经过3天激战，防空军高炮部队协助第27集团军部队击退了德军的反突击，击落敌机30架；还与集团军各部共同击毁敌坦克150辆。

8月21日，在库尔斯克的高射炮兵第1693团3营击退德军进攻，击毁敌军坦克数辆并击落敌机2架，营长索罗金被授予“苏联英雄”称号。

由于库尔斯克反攻苏军在奥廖尔地域的顺利进攻，造成苏军在斯摩棱斯克和罗斯拉夫利方向进攻的有利局面。8月7日，苏军开始斯摩棱斯克进攻战役。当天，掩护西方面军进攻的近卫防空歼击航空兵第12团6架歼击机当天遭遇德军12架容克-88轰炸机，击落敌机2架。之后，苏军西方面军粉碎了德军斯帕斯杰缅斯克集团，向纵深推进30-40公里，有力促进了奥廖尔战役的胜利。

1943年8月5日莫斯科庆祝奥廖尔和别尔哥罗德解放用ЗиС-3型76毫米火炮燃放烟花