Корпус был подкреплен тяжелой артиллерией и минометной бригадой вермахта. Для единообразной огневой подготовки и обеспечения осколочно-фугасными снарядами и дымовой завесой в составе корпуса было сформировано временное артиллерийское командование. Руководство им было поручено штабу командующего артиллерией армии.
Проведение прорыва обеих позиций прошло точно по плану. Неожиданности начались лишь позже. Дивизии были брошены в бой в следующем порядке: «Мертвая голова», «Рейх», «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер». Основной удар сначала находился на внутренних флангах дивизий слева. После прорыва русские начали сильные контрудары по правому открытому флангу на железной дороге («Рейх»). Дивизия «Мертвая голова» после выполнения первой задачи была отведена и переброшена на левый фланг.
С самого начала было известно о наличии у советского командования сильного оперативного резерва в районе Воронежа. Часть этих войск была введена в бой. Корпус СС в ночь на 11 июля был приведен в боевую готовность для общего наступления на эти войска, в то время как дивизия «Мертвая голова» должна была захватить переправы через Псел и обеспечивать нам прикрытие. По этим исходным позициям 11 июля 3-я советская танковая армия нанесла контрудар. В этот и последующие дни западнее Прохоровки развернулось танковое сражение невиданного ранее масштаба. Прорыв противник осуществить не смог, множество его танков было уничтожено. Однако положение стало критическим, поскольку армейская группа «Кемпф» вынуждена была свои основные силы перебросить с левого фланга на правый, так что рядом с Танковым корпусом СС образовалась большая брешь.
Успехи [9-й] армии [генерал-полковника Вальтера] Моделя, наступавшего на Орловском направлении, были значительно скромнее; советское наступление на Орел поставило под большой вопрос задачу достижения Курска. Кроме того, казалось, обострилось положение на Миусском фронте. Поэтому Верховное командование приказало остановить наступление и перебросило корпус СС на Миус. Таким образом, оперативные цели не были достигнуты, но, по крайней мере, были связаны оперативные резервы противника. Были ли тем самым сорваны его планы — вопрос спорный, так же как и то, стоило ли задействовать и истощать наши резервы для этого наступления.
Дивизии были отведены и одна за другой марш-броском отправлены в [6-ю] армию [генерала пехоты Адольфа] Холлидта. При этом «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер» был отозван с Восточного фронта и отправлен в Северную Италию.
