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一道防线，艰难地向前推进了五公里。但在两翼，罗斯-宋联军顽强地守住了阵地。在地面激战的同时，双方的空军也在进行激战，这一天意志军出动了一千架多次，罗斯空军也出动了六百余架次。双方战至终了时，意志军只向前突破不足十公里，却至少损失了七十辆坦克。
第二天，罗斯-宋联军罗科索夫斯基开始发动反击，意志军莫意志尔也把预备队投入战场，于是一次大规模坦克战展开了。经过激战，罗斯-宋联军的两个坦克旅遭到重创，损失了约七十辆坦克，意志军一路乘胜前进，杀到罗斯-宋联军第二条防线前，但被罗斯-宋第十七近卫步兵军以及赶来增援的罗斯第十七坦克军阻止住了。
凌晨，意志军再一次发动了进攻，企图夺取交通枢纽波内里，战斗是异常激烈，意志军数次攻入市区，但都被顽强的罗斯-宋联军赶了出来，而罗斯-宋空军经过激战，夺取了克斯尔北部地区的制空权，从此给意志国地面部队以很大威慑。
意志军虽给罗斯-宋联军造成很大损失，但罗斯-宋联军依靠数量上的优势，坚守住了阵地，在波内里城内，意志军付出惨重的代价后，占领了大半个波内里，但罗斯-宋联军仍控制着市内一些重要据点，使用意志军无法继续推进。七月九日意志军莫意志尔以三百辆坦克向罗斯-宋联军阵地发动了最后一次进攻，结果仍然是失败的，此时意志第九集团军的攻击能量已耗尽，十日莫意志尔被迫转入防御。
根据布兰卡会议精神，基利-利坚联军于七月十日，在里西实施登陆作战。由于局势的变化，意志国在该地区的兵力无法抵御基利-利坚联军的进攻，同时，克斯尔会战不仅看不到胜利的希望，而且在奥廖尔突出部的意志第九集团军有被切断后路，重蹈勒戈意志军覆灭的危险。韩柯决意终止“堡垒”计划，决定抽调在西线重整的在克斯尔会战之前被重创的几个师以及勒戈战役中被全歼但是重新组建的b集团军群去里西。他召集克鲁格、曼斯坦因等人到他的总部开会，宣布这一决定，由于中央集团军群糟糕的局势，克鲁格赞同韩柯的决定。
但曼斯坦因则强烈地反对，他认为意志军不应在决战战场上草率收场，意志军还有充分力量，可以继续以优势的坦克交换比消耗掉罗斯-宋联军装甲力量，以便使罗斯-宋联军至少不能在意志军撤出进攻后立即发起强力反击，所以在这个战役刚刚进行到决战高潮时取消“堡垒”作战是错误的决定。
而经历了勒戈战役的打击后更加缺乏勇气和耐心的韩柯最终取消了进攻，意志军开始后撤，双方基本恢复了交战前的态势。
罗斯-宋联军的进攻率先在克斯尔北部发起。当意志军的攻势被阻止后，罗斯-宋联军决定发动进攻。罗斯-宋联军向奥廖尔突出部的意志军阵地实施了长达两个多小时的炮击，随后索科罗夫斯基上将的西方方面军和波波夫上将布良斯克方面军的一线部队开始进攻。意志军则进行着顽强的抵抗，给罗斯-宋联军造成重大伤亡。科索夫斯基大将指挥罗斯中央方面军的第七十、第十三和第四十八集团军也加入攻击。
此时罗斯空军也完全控制了制空权，面对坦克和兵力都占优势的罗斯-宋联军，莫意志尔无力阻止其进攻，他意识到失去奥廖尔只是时间问题。莫意志尔向韩柯请求放弃奥廖尔将意志军后撤至“哈根”防线，但被韩柯否决。韩柯需要从东线抽调兵力去里西，而奥廖尔突出部的意志军也面临被罗斯-宋联军合围的危险。在莫意志尔和克鲁格再一次请求后撤后，韩柯最终同意弃守奥廖尔，并调第二装甲军去稳定里西的局势。意志军向布良斯克方向的“哈根”防线撤退，撤退途中，意志军实行了残酷的焦土政策。罗斯-宋联军攻克了奥廖尔，并继续追击退却中的意志军，解放了霍特涅茨，进入卡拉切夫，罗斯-宋联军的进攻基本结束，战线逐步稳定了下来。
在奥廖尔战役中，罗斯-宋联军歼敌近九万人，坦克五百辆，火炮两千四百门，并向西推进了一百五十公里，拉平了克斯尔防线，但却未能完成战前制定的合围并歼灭意志中央集团军群的计划，罗斯-宋联军的损失也是巨大的，伤亡四十二万人，损失坦克两千五百辆，火炮八百九十门，飞机一千一百架。
在南线，当意志军和罗斯-宋联军脱离接触时，文昊、沈约便要求罗斯-宋联军立刻发动反攻，但朱可认为经过连续的艰苦战斗后，在发动攻势前，罗斯-宋联军应进行必要的补充和修整，这样罗斯-宋联军把进攻的日期推迟了十天。担当此次进攻任务的是沃罗涅日方面军和草原方面军，总兵力为九十万人和两千八百多辆坦克和自行火炮。