В ночь на 4 августа 63-я армия Брянского фронта (В.Я. Колпакчи) начала штурм Орла, нанося удары с юга и с востока. На рассвете 4 августа части 5-й стрелковой дивизии Михалицына ворвались в город с востока. Одновременно с ними в Орёл вошли части 380-й стрелковой дивизии Кустова. 129-я стрелковая дивизия Панчука завязала бои на южной окраине города. Весь день 4 августа шли напряжённые уличные бои. К вечеру удалось очистить от противника восточную часть Орла.

Передовые подразделения форсировали реку Оку и ворвались в западную часть города. Пока шли уличные бои, правое крыло 3-й армии (А.В. Горбатов) прорвало сильно укреплённый оборонительный рубеж противника на реке Неполодь и обошло город с запада. Левое крыло 63-й армии ударом с юга на Саханский завершило окружение орловской группировки немцев.

На Белгородском направлении Красная Армия продвинулась вперед на 10 километров и серьёзно улучшили свои позиции.

Войска Степного фронта завязали бои на окраине Белгорода. После прорыва главной оборонительной полосы противника севернее Белгорода 69-я армия (В.Д. Крюченкин) к исходу 4 августа вышла на рубеж Оскочное, Чёрная Поляна. К этому времени правофланговые части 7-й гвардейской армии (М.С. Шумилов) в результате упорного боя ликвидировали Михайловский плацдарм немцев и вышли на восточный берег реки Северный Донец восточнее города. Передовые соединения армии из района Старый Город переправились через реку и завязали бои на северо-восточной окраине Белгорода. К исходу 4 августа немецкое командование, почувствовав угрозу окружения белгородской группировки войсками Воронежского фронта, начало отвод своих войск.

В ходе Белгородско-Харьковской операции с утра стрелковые части 6-й гвардейской армии (И.М. Чистяков) повели наступление на Томаровку с севера. В результате упорных боёв к исходу дня советские войска ворвались на северную окраину Томаровки и обошли её с запада. Одновременно наступая вдоль восточного берега реки Ворскла, части 6-й гвардейской армии завязали бои на северо-восточной окраине Томаровки.

В ночь на 4 августа соединения 8-го гвардейского механизированного корпуса прорвали вторую полосу обороны противника в районе Домнино и начали стремительно продвигаться на юг.

На всех фронтах наши войска в этот день подбили и уничтожили 98 немецких танков. В воздушных боях и огнем зенитной артиллерии сбито 168 самолетов противника.

Командир танкового взвода 231-го отдельного танкового полка старший лейтенант Михаил Моисеевич Антонов 14 июля – 4 августа в боях на подступах к Орлу проявил исключительное мужество и героизм. Отважный офицер-танкист с вверенным ему взводом танков Т-34, семь раз атаковал неприятеля, прокладывая путь советской пехоте.

Старший лейтенант лично подбил пять вражеских танков, подавил четыре орудия, уничтожил более четырёх десятков солдат противника. Утром 4 августа его танковый взвод, несмотря на губительный огонь гитлеровцев, вырвался на передний край их обороны на восточной окраине Орла. Экипаж танка Антонова первым вступил в бой, уничтожив несколько десятков вражеских солдат и раздавив гусеницами противотанковое орудие. Это практически предрешило исход боя. Но внезапно по левому борту «тридцатьчетвёрки» взводного Антонова ударило одно из замаскированных немецких орудий. Боевая машина получила несколько прямых попаданий и загорелась…

Антонов успел покинуть горящий танк, и тут же его и других воинов прижал к земле вражеский пулемётчик. В этот критический момент боя Михаил Антонов бросился на дуло изрыгающего смерть пулемёта и ценой своей жизни заставил его замолчать.

Особо отличился в боях под Белгородом 3–4 августа сержант, командир пулеметного отделения 548-го стрелкового полка Иван Спиридонович Немцев. Ведя огонь из станкового пулемёта, сержант уничтожил семь вражеских огневых точек, чем обеспечил продвижение вперёд стрелковых подразделений.

Совершил к этому времени 57 боевых вылетов на бомбардировщике Пе-2 на бомбардировку важных объектов противника (из них 25 вылетов одиночно на разведку и фотографирование в интересах артиллерийского командования) Борис Владимирович Панин, гвардии младший лейтенант, командир звена 82-го гвардейского бомбардировочного авиаполка. К августу 1943 года совершил 57 боевых вылетов на бомбардировщике Пе-2 на бомбардировку важных объектов противника (из них 25 вылетов одиночно на разведку и фотографирование в интересах артиллерийского командования). Сбил 3 вражеских самолёта. 4 августа Панин и члены его экипажа – штурман Д.М. Адамянец и стрелок-радист В.П. Ермолаев – погибли при выполнении боевого задания в небе над Белгородом.

Расчет командира орудия 124-го гвардейского артполка Николая Кирилловича Пархоменко в боях в районе хутора Яконтов (Яковлевский район Белгородской области), около с. Карташевка, в районе хутора Новочеркасск, при овладении станцией Томаровка (Курская область) уничтожил 8 танков, 2 орудия, много другой техники и живой силы противника, чем способствовал устойчивости нашей обороны, а затем продвижению вперед стрелковых подразделений.

В боях на Курской дуге отличился рядовой Николай Михайлович Соколов, стрелок 896-го стрелкового полка. В наградном листе на представление звания Героя Советского Союза отмечалось: «30 июля 1943 года в наступательном бою за деревню Чернодье Троснянского района Курской области под огнем противника первым ворвался в траншею и в рукопашной схватке уничтожил 8 вражеских солдат и офицеров. 4 августа 1943 года в наступательном бою за деревню Гостомль Кромского района Орловской области добровольно пошел в разведку, ворвался в немецкие окопы, уничтожил 12 солдат и офицеров, 8 гитлеровцев взял в плен и освободил двух наших танкистов, взятых в плен фашистами из числа экипажа подожженного танка».

Старший сержант, помощник командира взвода 1022-го стрелкового полка Мухитдин Умурдинов на фронте с января 1942 года. В районе деревни Плещеево (Орловская область) 4 августа первым поднял свой взвод в атаку. В рукопашной схватке взвод уничтожил 20 гитлеровцев. 14 августа в районе деревни Кривошеий отважный старший сержант во главе десантной группы успешно атаковал боевые порядки противника.

Расстрелян красноармеец М.П. Ермолов. Поводом для этого послужило его письмо домой, перехваченное СМЕРШем. С Северо-Кавказского фронта солдат писал: «Дорогая Надя! Сообщаю, что я жив и здоров… С переходом немцев в наступление на нашем Лисичанском направлении мы не имеем покоя ни днем ни ночью. В ночь на 17-е оставили Ворошиловград, весь почти пылающий в огне. Дальше мы начали выходить из окружения, образовавшегося в форме бутылки, горлышко которого выходило к Ростову. При выходе из этой «бутылки» мы очень много потеряли от действия немецкой авиации, которая немилосердно бомбила нас на протяжении около 50 километров… 28 июля мы пошли обратно на Ростов, но противник действиями своей многочисленной авиации встретил нас и разбил вдребезги, откуда мы бежали в беспорядке на восток… То, что пришлось пережить за это время, описать никак нельзя. Если буду жив, приеду – расскажу. В батальонах потери исключительно велики… Да, эта война один ужас, сплошной ад, страшнее нет и быть не может. Исключительно наши неудачи объяснить можно тем, что у нас на передовых позициях мы не видим ни одного нашего самолета, ни одного нашего танка, а у немцев самолетов – как рой пчел, танков не сосчитать. Разве можно устоять перед такой грозной техникой врага? Естественно, что у нас есть – это артиллерия, которая мало-мальски задерживает продвижение врага, но одной артиллерии и людей, вооруженных винтовками, далеко не достаточно для борьбы с противником, вооруженным такой мощной техникой, потому он прёт и прёт. Командование наше стоит не на должной высоте, оно первое бросается в панику, оставляя бойцов на произвол судьбы. Относятся же они к бойцам как к скоту, не признавая их за людей, отсюда и отсутствие авторитета их среди бойцов. Даже в старой армии и тогда офицеры относились к солдатам лучше, чем сейчас эти лейтенанты относятся к красноармейцам. Да, я совсем не ожидал, чтобы именно сейчас, во время войны, наши командиры Красной Армии так похабно относились к своим бойцам. Сегодня я просматривал свое белье и обнаружил около 50 вшей, в том числе 20 – наикрупнейшего размера. Все это результат пота, отсутствия мыла, грязи, отсутствия бани, и, самое главное, не разрешается купаться. Здесь стоит ужасная жара… Господи, когда же все это кончится? Неужели нам не придется свидеться?».

Боец Ермолов был обвинен по статье 58, пункт 10 («пропаганда или агитация, содержащие призыв к свержению, подрыву или ослаблению советской власти или к совершению отдельных контрреволюционных преступлений»).