В 16.00 5 июля 1943 г. 10-я мбр получила боевое распоряжение штаба 3-го мк о выходе бригады в район населённых пунктов Шепелевка, Луханино, Сырцево и о занятии в этом районе обороны.
К 6.00 6 июля 1943 г. части бригады заняли оборону: 17-й тп – Луханино, отметка 218,5; 1-й мсб – Шепелевка; 2-й мсб – Луханино и севернее; 3-й мсб – южнее Сырцево, составляя третью линию обороны стрелковых соединений 90-й гсд. Справа бригады оборонялся 6-й тк, слева – 1-я мбр 3-го мк.
Противник 6 июля 1943 г. с рубежа Коровино – Черкасское начал наступление силами 332-й пд и 3-й тд при поддержке авиации. Имея большое количество танков, к 20.00 противник оттеснил первые две линии на рубеж обороны 10-й мбр и овладел Алексеевкой, южной окраиной Луханино. Бригада сразу же 1-м и 2-м мсб, 17-м тп, артиллерийским дивизионом и миномётным батальоном вступила в бой. Восемь раз противник, группами до 60–70 танков и до батальона пехоты, атаковал части бригады, но каждый раз эти атаки отбивались.
Почувствовав крепость обороны на данном рубеже, противник перенёс свой удар на участок 17-го тп и на соседа слева – 1-ю мбр, занимавшую оборону на рубеже Луханино, Дубрава, отметка 245,2. Яростные атаки гитлеровцев и здесь не дали положительных результатов. 17-й тп, взаимодействуя с артиллерийским дивизионом и миномётным батальоном, отбил четыре атаки противника, уничтожив несколько танков и автомашин.
Всего за день 6 июля 1943 г. воинами 10-й мбр было уничтожено или выведено из строя: танков – 25, автомашин – 29, солдат и офицеров – более 1000 человек. Потери 10-й мбр: 4 танка Т-34, 30 человек убитыми и ранеными.
Особо отличились в первый день боя: командир 3-й танковой роты старший лейтенант Тутберидзе – своим танком Т-34 он подбил три танка противника; командир танкового взвода лейтенант Годына уничтожил три средних танка и четыре автомашины с пехотой.
В ночь с 6 на 7 июля 1943 г. противник наступал, силою до батальона пехоты, пытаясь овладеть переправой Луханино, но оборонявшийся 2-й мсб 10-й мбр отбил все атаки гитлеровцев. Части бригады в течение ночи совершенствовали оборону. Одновременно произвели перегруппировку, развернув часть 17-го тп фронтом на восток и усилив его двумя взводами 3-го мсб, обеспечивая себя от ударов с фланга в случае прорыва противника.
1-я мбр в течение дня была восемь раз атакована из района Ольховки танками противника численностью до 100 машин, поддержанных авиацией. Не найдя слабого места в обороне 1-й мбр и потеряв 40 танков, немцы прекратили атаки и на этом участке. Не достигнув успеха на фронте 3-го мк, противник оставил здесь заслон и главные усилия сосредоточил на участке 5-го гв. тк.
Во второй половине дня противник атакует правый фланг этого корпуса и к 18 часам овладевает Лучками, отбрасывая части корпуса на север и северо-восток. К исходу дня немцы заняли населённые пункты Калинин, Озерковский и создали таким образом угрозу прорыва обороны на стыке между 1-й ТА и 5-м гв. тк. Для ликвидации создавшейся угрозы в 20.50, по приказу командующего фронтом, 31-й тк перебрасывается в этот район с задачей не допустить распространения противника в северном направлении. Кроме того, в связи с создавшейся обстановкой, на усиление 1-й ТА была придана 29-я иптбр, которая оперативно была подчинена 31-му тк с целью использования её на стыке между 1-й ТА и 5-м гв. тк.
Во второй половине дня противник, овладев Завидовкой, пытался с хода форсировать р. Пеня на участке Чапаев, Шепелевка, но, встретив организованный огонь частей 6-го тк и 90-й гв. сд, вынужден был остановиться и развернуться в боевой порядок. До исхода дня немцы четыре раза атаковали оборонительный рубеж 6-го тк, каждый раз при поддержке авиации, которая группами по 60–70 самолётов бомбила боевые порядки, однако все атаки противника были отбиты организованным огнём.
Части 200-й тбр, 6-й мсбр и 22-й тбр 6-го тк на рубеже Подимовка, Алексеевка и 3-й мк на рубеже Луханино, Яковлево в 8.00–10.00 завязали ожесточённый танковый бой с противником, который с неослабевающим темпом продолжался в течение всего дня до наступления темноты. На участке Подимовка, Завидовка, Алексеевка в течение дня 6-й тк, силами 6-й мсбр и 22-й тбр, усиленных 22-м мп РГК и 79-м огмп, отразил 4 атаки до 170 танков с мотопехотой противника. Наши танки и противотанковые средства, маневрируя, из засад вели уничтожающий прицельный огонь по танкам и пехоте противника. Одновременно зенитные средства корпусов и армейской 8-й зенитной артиллерийской дивизии отбивали воздушные атаки противника. На участке 6-го тк, потеряв 74 танка и самоходных орудия в течение дня, противник успеха не имел и был отброшен на исходный рубеж.
К исходу 6 июля 1943 г. авиаразведкой и наблюдением отмечено в районе населённых пунктов Коровино, Черкасское, Красный Починок скопление до 400 танков и 300 автомашин с пехотой и артиллерией противника, передвижение крупных колонн танков от Черкасского на Дубраву.