Вражеская группировка, наносившая удар на Курск с юга, к 23 июля была отброшена в исходное положение на позиции, укрепляемые более четырех месяцев. Тактическая зона обороны противника состояла из главной и второй полос общей глубиной до 15—18 км. Главная полоса обороны противника глубиною в 6—8 км состояла из двух позиций, на каждой из которых были оборудованы опорные пункты и узлы сопротивления, соединенные между собой траншеями полного профиля. Траншеи были соединены ходами сообщения. В опорных пунктах противник имел значительное количество дзотов.

Вторая полоса обороны состояла из одной позиции глубиной в 2—3 км. Между главной и второй полосами проходила промежуточная позиция.

Населенные пункты, расположенные в глубине, противник подготовил для круговой обороны. Вокруг Харькова было оборудовано два кольцевых обвода.

Группировка противника в районе Харькова и Белгорода имела в своем составе восемнадцать дивизий 4-й танковой армии и оперативной группы «Кемпф», в том числе четыре танковые. Всего в дивизиях насчитывалось до 200 тыс. человек, а с учетом частей усиления, а также тыловых частей и учреждений численность вражеской группировки доходила до 300 тыс человек, свыше 3,5 тыс. орудий и минометов, до 600 танков.

Наибольшая плотность артиллерии противника достигала 20 орудий и минометов на 1 км фронта и плотность танков 6 бронеединиц на 1 км фронта.

План Белгородско-Харьковской наступательной операции в окончательном виде был разработан командованием Воронежского и Степного фронтов.

К концу июля главные силы Воронежского и Степного фронтов, в том числе действующие здесь обе танковые армии, были сосредоточены в районе севернее Белгорода.

Нанесение в этих условиях ударов по сходящимся направлениям из района восточнее Сум на юго-восток и из района Волчанска на запад потребовало бы крупной перегруппировки наших войск и затраты значительного времени.

Исходя из сложившейся обстановки и стремясь максимально сократить время на подготовку операции, было принято решение: не производя сложных перегруппировок, нанести мощный удар смежными флангами Воронежского и Степного фронтов из района северо-западнее Белгорода в общем направлении на Богодухов, Валки, Нов. Водолага с целью рассечения группировки противника на две части и последующего охвата и разгрома основных вражеских сил в районе Харькова.

В соответствии с этим решением командующий Воронежским фронтом приказал главный удар нанести силами 6-й и 5-й гвардейских, 1-й танковой, 5-й гвардейской танковой армий (ширина участка 24 км) с целью разгромить противостоявшую группировку врага и развить удар подвижными соединениями в общем направлении на Золочев, Валки, обходя Харьков с запада. Наступление главной ударной группировки фронта обеспечивалось с запада ударами 40-й и 27-й армий. 27-я армия имела задачу нанести удар на 6-километровом участке фронта из района Готня в направлении на Головчино и во взаимодействии с 6-й гвардейской армией, наносившей главный удар на 5-километровом участке фронта, разгромить группировку противника в районе Томаровка, Борисовка, после чего развивать наступление на Ахтырку. 40-я армия получила задачу нанести удар левым флангом на Дорогощ и наступать на Боромлю с целью обеспечения наступления фронта с запада. Наступление войск фронта поддерживала 2-я воздушная армия.

Правофланговая 38-я армия под командованием генерал-лейтенанта Чибисова Н. Е. своими активными действиями должна была сковывать противника на 72-километровом фронте от Снагость до Краснополье.

Важнейшая роль на направлении главного удара фронта отводилась 5-й гвардейской армии, которой командовал генерал-лейтенант Жадов А. С. Эта армия должна была наступать в полосе шириною в 16 км, имея задачу прорвать оборону противника своим левым флангом на участке в 6 км и развивать наступление на Золочев. К исходу первого дня армия должна была продвинуться на 12—15 км и овладеть рубежом Томаровка, Раково, а к исходу второго дня — выйти на рубеж (иск.) Борисовка, Бессоновка, Долбино, находившийся в 30—32 км в глубине расположения врага.

5-я гвардейская армия, имевшая в своем составе семь стрелковых дивизий, получала на усиление два танковых полка и один самоходно-артиллерийский полк, одну артиллерийскую дивизию прорыва (пять артиллерийских и одна минометная бригады), одну минометную дивизию реактивной артиллерии, одну зенитную артиллерийскую дивизию (четыре полка), два пушечных, один гаубичный и пять истребительно-противотанковых артиллерийских полков, одну истребительно-противотанковую артиллерийскую бригаду, один минометный полк, четыре минометных полка реактивной артиллерии. В полосе наступления армии в первый день операции планировался ввод в сражение 1-й и 5-й гвардейских танковых армий, которые имели задачу к исходу четвертого дня операции продвинуться на глубину в 120 км и выйти в район Валки, Люботин, Нов. Водолага.

5-я гвардейская армия наносила главный удар 33-м гвардейским стрелковым корпусом, усиленным двумя танковыми и одним самоходно-артиллерийским полками, пушечной и минометной бригадами, четырьмя полками реактивной артиллерии и двумя саперными батальонами. Корпус получил задачу прорвать оборону противника на участке в 6 км. Оперативное построение 5-й гвардейской армии было одноэшелонным; в резерве командующего армией находилась одна стрелковая дивизия.

Командующий Степным фронтом решил нанести главный удар силами 53-й армии под командованием генерал-майора Манагарова И. М. и одним стрелковым корпусом 69-й армий, которой командовал генерал-лейтенант Крюченкин В. Д. при поддержке их 5-й воздушной армией. Прорыв обороны противника планировалось произвести на 11-километровом участке фронта и развить его на юг для охвата группировки врага в районе Белгорода с запада и последующего разгрома ее во взаимодействии с войсками 7-й гвардейской армии, которая должна была наступать на Белгород с востока. В последующем главные силы фронта должны были развивать наступление на Харьков.