朱可夫马不停蹄地又开始了另一项重大战役的准备工作。这个战役就是库尔斯克反击战。3月中旬，朱可夫动身飞往沃洛涅日司令部。朱可夫会同该方面军司令员瓦杜丁几乎巡视了方面军的所有部队，了解敌我态势，制定作战计划。4月8日，他向斯大林建议苏军先不进攻，而“最好在我们的防御阵地上疲惫敌人，打掉他们的坦克，然后投入新的预备队，转入总攻，最后歼灭敌军主力”。朱可夫的建议得到最高统帅首肯。7月4日下午3时，经过精心准备的库尔斯克战役爆发，从战争开始以来，红军部队第一次有了非常充足有力的炮兵力量和充足的弹药，红军中防御部队炮兵团的数量第一次超过了步兵团。沿着整个库尔斯克地段的战斗都打得很艰苦，经过一星期激烈战斗，红军拥有充足的预备队的优势显露出来。到7月中旬，德军的作战计划已被完全打乱。苏军在普罗霍夫卡与德军进行了空前艰苦残酷的坦克大战，德军在一天的战斗中就损失了350辆坦克，官兵1万人。7月15日，红军中央方面军沿着奥廖尔方向反攻。8月5日，红军解放奥廖尔。苏联红军取得了库尔斯克战役的胜利，莫斯科第一次鸣放礼炮来庆祝伟大的军事胜利。7月31日，朱可夫因为在库尔斯克战役中的巨大作用而被授予苏沃洛夫一级勋章。