Фон Кнобельсдорф был занят перегруппировкой, концентрируя силы на северном направлении для продолжения наступления вдоль Обояньского шоссе, а удары в слабо прикрытый левый бок заставляли нервничать и отвлекали силы на прикрытие собственных коммуникаций. Генерал Вестхофен вынужден был развернуть 3-ю танковую дивизию фронтом на запад. Наконец, в 16.00 командир 48-го танкового корпуса вынужден был отказаться от наступления, приняв решение «навести порядок в тылу, прежде чем продвигаться на север». Мотодивизия «Великая Германия», имевшая 103 танка (в том числе 8 «тигров» и 25 «пантер») и 26 штурмовых орудий, получила приказ повернуть свою танковую бригаду в юго-западном направлении, генерал Микль — перейти к обороне. Немцы, повернувшись лицом к противнику, начали действовать по четко отработанной схеме: огонь тяжелой артиллерии, вызов авиации, танковые контратаки.
По итогам дня Катуков никого не разгромил (почти везде продвижение советских войск составило 1–2 километра, а 71-я гвардейская дивизия ввиду полного израсходования боезапаса была отброшена немцами в исходное положение), но программу-минимум выполнил: и прорыва своей обороны не допустил, и потери понес «допустимые» — 1720 человек убитыми и ранеными. Более того, непрерывные фланговые атаки заставили противника вернуть на обояньское направление часть артиллерии и других средств, которые уже направлялись на Прохоровку, сорвали задуманную Готом перегруппировку дивизии «Великая Германия».
На южном направлении явственно вырисовывались еще одни «клещи», грозившие окружением пяти дивизиям 48-го стрелкового корпуса 69-й армии. К рассвету 12 июля советские войска в районе прорыва заняли следующие рубежи: 305-я стрелковая дивизия полковника Д.Ф. Васильева с 96-й танковой бригадой (12 «тридцатьчетверок») окопалась на линий Выползовка — Александровка — 1-й Ново-Александровский Выселок; остатки 92-й гвардейской дивизии полковника В.Ф. Трунина закрепились в районе Александровки; 81-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора И.К. Морозова вышла на рубеж Рындинка — Щелоково — Стрельников. Вдоль правого берега Северского Донца, повернувшись фронтом на восток, оборонялись войска 48-го гвардейского стрелкового корпуса генерал-майора З.З. Рогозного. Против них действовали три танковые и одна пехотная дивизия 3-го танкового корпуса противника. От танкового кулака генерала Брейта к этому времени осталась треть — примерно 120 боевых машин, в том числе 23 «тигра» в 503-м тяжелом батальоне и 19 штурмовых орудий..
Утром боевая группа 6-й танковой дивизии фон Хюнесдорфа, форсировав реку, захватила Рындинку и приступила к расширению плацдарма. В 11 часов немцы ворвались в село Выползовка и продолжали теснить войска левого крыла 48-го гвардейского стрелкового корпуса на восток, к Авдеевке. Одновременно 7-я танковая дивизия (39 танков) перешла в наступление против правого крыла 35-го гвардейского корпуса в направлении Александровки.
19-я танковая дивизия (14 танков) пыталась навести переправу в районе Щелоково, однако была отбита частями 81-й гвардейской стрелковой дивизии. На помощь генералу Морозову прибыла 26-я танковая бригада Тацинского корпуса (44 танка) под командованием полковника С.К. Нестерова, занявшая район Шахово и получившая задачу поддержать пехоту и не допустить противника на правый берег Донца.
После 14 часов в распоряжение генерала Крюченкина прибыли 11-я и 12-я гвардейские механизированные бригады и 1147-й самоходный артполк, выделенные из состава 5-й гвардейской танковой армии. Все подвижные силы, имевшие в своем составе 157 танков и самоходных установок, 15 бронеавтомобилей и 28 противотанковых орудий, номинально были объединены в сводный отряд под командованием генерала Труфанова. На самом деле никакого отряда не существовало. Его подразделения были разбросаны на 50-километровом фронте, никак не взаимодействовали, своего штаба Труфанов не имел, а приказы комбригам отдавали все, кто носил генеральские погоны: Крюченкин, Иванов, Ротмистров, Бурдейный, их заместители, командиры дивизий.
Не командовал, пожалуй, только потерявший управление войсками генерал Рогозный. Немудрено, штаб 48-го корпуса за полсуток шесть раз менял дислокацию, и каждый раз его нещадно бомбили как вражеские, так и свои самолеты. При этом одни дивизии у корпуса забирали, другие ему подчиняли, а устойчивой связи не имелось даже со штабом армии.
Бригада Нестерова и бойцы Морозова весь день срывали попытки генерала Шмидта организовать форсирование реки. Однако с наступлением темноты немцы, проведя отвлекающую атаку, смогли навести переправу в районе Щелоко-во и приступили к переброске тяжелой техники на правый берег.
11-я механизированная бригада полковника В.Н. Грищенко (32 танка), дважды накрытая своими штурмовиками, решительно контратаковала, в 19 часов освободила Рындинку, но сбросить противника с плацдарма не смогла. 12-я мех-бригада (35 танков) полковника Г.Я. Борисенко вместе с самоходчиками, без поддержки пехоты, штурмовала Выползовку, но под плотным огнем вынуждена была перейти к обороне в двух километрах севернее села.
Около 17 часов от Александровки через позиции 92-й гвардейской дивизии, из которой удалось собрать один сводный полк, двинулись в атаку танки 53-го гвардейского отдельного полка майора Н.А. Курносова. Танкисты, традиционно отправленные неизвестно куда взмахом начальственной руки в горизонт, имели самое смутное понятие о том, где они находятся и с кем воюют. Первым делом они напали на 96-ю танковую бригаду генерал-майора В.Г. Лебедева, затем открыли огонь по бойцам генерала Трунина. Одновременно недобитые остатки 92-й дивизии проутюжили советские штурмовики. Бой продолжался час. После чего, получив эмпирическим путем первые сведения об обстановке, танковый полк двинулся дальше, встретился с немецкими танками и, немного постреляв, получил команду повернуть обратно. Вслед за танкистами, бросив позиции, двинули в тыл уцелевшие пехотинцы. В это время на их пути с ходу развернулись батареи противотанковой артиллерии и, перекрывая нормативы, изготовились к стрельбе «по танкам и пехоте противника»… К счастью, поблизости оказался офицер Генерального штаба подполковник Соколов, пресекший дальнейшее избиение своих своими. В конце концов, после повторной, столь же бездумно подготовленной атаки в сторону села Казачье, напоровшись на «тигры» и потеряв 11 танков, полк Курносова встал в оборону на окраинах Александровки.
Прорыв 3-го танкового корпуса был локализован на какое-то время, у генерала Брейта не получилось прорваться к Прохоровке, однако ему удалось отвлечь на себя значительные силы, закрепиться на плацдармах, и в составе корпуса еще имелась сотня танков и штурмовых орудий. Сохранялась угроза окружения 48-го гвардейского стрелкового корпуса, зажатого между двумя Донцами и сражавшегося на два фронта. Никаких резервов у Ватутина не осталось, но и выводить войска из почти готового «мешка» командующему фронтом не хотелось — уж больно место удобное для перехода в контрнаступление.
Облегчить положение Крюченкина должна была 7-я гвардейская армия генерала Шумилова. Ее 49-й стрелковый корпус (73-я гвардейская, 11-я и 270-я стрелковые дивизии, 201-я танковая бригада) получил задачу с утра 12 июля перейти в наступление в направлении Крутой Лог — Разумное и выйти в тыл группировке противника, действовавшей северо-восточнее Белгорода. Советские соединения продвинулись на 2–3 километра, встретили ожесточенное сопротивление противника и закрепились на достигнутых рубежах.
Таким образом, контрудар Воронежского фронта закончился катастрофическим провалом, из которого творцы «грандиозного танкового побоища» почти сразу принялись ковать величайшую победу советского оружия.
Василевский, лично отвечавший за ввод танковой армии, приводит в мемуарах свое донесение Верховному: «Согласно вашим личным указаниям, с вечера 9.7.1943 г. беспрерывно нахожусь в войсках Ротмистрова и Жадова на прохоровском и южном направлении… По наблюдениям за ходом происходящих боев и по показаниям пленных делаю вывод, что противник, несмотря на огромные потери как в людских силах, так и особенно в танках и авиации, все же не отказывается от мысли прорваться на Обоянь и далее на Курск, добиваясь этого какой угодно ценой. Вчера сам лично наблюдал к юго-западу от Прохоровки танковый бой наших 18-го и 29-го танковых корпусов с более чем двумястами танков противника в контратаке. Одновременно в сражении приняли участие сотни орудий и все имеющиеся у нас РСы. В результате все поле боя в течение часа было усеяно горящими немецкими и нашими танками».
Десять дней спустя в реляции на имя Сталина о результатах оборонительной операции генерал Ватутин привычно сочинял о наличии у Манштейна 4000 танков и самоходных орудий, о том, что вверенные ему войска намолотили 135 тысяч фрицев, подбили и сожгли не менее 2500, а то 3000 танков, уничтожили 1050 орудий и минометов и сбили 917 вражеских самолетов (правда, список трофеев, в котором скрупулезно учтены 3 радиостанции, 7 повозок и 9 велосипедов, не впечатляет):
