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在库斯克战役进行的过程之中，红军也在奥廖尔发动了主动的进攻战役。此次行动的主要目的是光复奥廖尔，彻底解除库斯克北部的德军威胁。
奥廖尔进攻战役的主要负责人是罗科索夫斯基，他手下的中央方面军也是进攻的主力。同时，索科洛夫斯基手下的西方方面军、波波夫手下的布良斯克方面军也同时参战。
三个方面军分别从北面、东面和南面，对奥廖尔发动猛攻。
德军的主要防御部队为第9集团军和第二装甲集群，由莫德尔负责指挥。
7月12日，红军第70集团军，第13集团军，第48集团军从三个方向同时开始炮击。一小时二十二分钟后，红军开始步兵冲锋。然而这次的步兵冲锋，却连德军一处阵地都未能攻破。
德军占据奥廖尔实在是太久了，而且占据奥廖尔的德军指挥官又恰好就是那个防御大师莫德尔。这导致红军不管在哪个进攻方向，都会遭遇德军连绵不断的铁丝网，地雷，野战工事，反坦克水泥桩等等。
德军的阶梯式防御战术，也总是让红军的进攻部队陷入到进退两难的境地。
下午，为了能够彻底掌握制空权，红军几乎是将手头所有的飞机全都投入到奥廖尔上空。短短三个小时的时间，便取得了186架飞机的战果（德军记载的损失是79架，包括奥廖尔和库斯克两个战区。）
次日，红军近卫第11集团军（巴格拉米扬指挥），第3集团军（戈尔巴托夫指挥），第63集团军（科尔帕克奇指挥），第61集团军(别洛夫指挥)加入进攻队伍。德军也投入了另外的四个装甲步兵师。
一天激战之后，德军被打退15公里，红军成功占领德军在奥廖尔的外围阵地。
7月14日，第50集团军(博尔金指挥)发起进攻，保护近卫第11集团军的侧翼。
7月15日，罗科索夫斯基再次投入更多部队加入到了进攻行列：第48集团军（罗曼年科指挥），第70集团军（加拉宁指挥），第13集团军（普霍夫指挥）。
德军地面部队坚守不退，并且试图对红军进行反击。红军未能掌握制空权，因此也没有能够在此处取得突破。
当天晚上，罗科索夫斯基给斯大林同志打了电话。在说明前线情况后，罗科索夫斯基请求斯大林同志将后方的盟军航空队投入前线。
斯大林同志答应了罗科索夫斯基，于是第二天，来自非洲法国的航空队来到了奥廖尔前线，和德空军展开激战。
7月19日，罗科索夫斯基投入近卫第三坦克集团军（雷巴尔克指挥）加入了进攻行列。
次日，第11集团军（费久宁斯基指挥）协助第50集团军进入交战区域。
7月26日，第四坦克集团军（列柳申科指挥）加入近卫第11集团军的进攻战斗。成功逼退该防区德军，彻底摧毁了奥廖尔东北部的德军防御。
7月的最后一天，红军三个集团军猛攻博尔霍夫，赶在天黑前，解放了这座城市。
此时，德军在奥廖尔已经是独木难支。而且意大利也已经退出了和德国的同盟，德军需要将奥廖尔的部队抽调去意大利进行作战。
就这样，德军主动撤出了奥廖尔，放弃了这个已经经营了两年时间的防区。
8月5日，红军击败德军的殿后部队，成功解放了奥廖尔。
礼炮部队在奥廖尔城外，鸣炮24声——从奥廖尔陷落到今天解放，正好24个月。
之后，斯大林同志亲自对参与奥廖尔进攻战役的九个功勋卓着的集团军，颁发了“奥廖尔英雄”称号。
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库斯克战役，以德军主动撤退，红军战略胜利而结束。
在这场战役，包括奥廖尔进攻战役，红军约投入1 910 361兵力，德军投入912 460兵力。
