В конце октября 1942 г. был образован Юго-Западный фронт. В его состав вошли 5-я танковая, 21-я армии и 63-я армия, переименованная в 1-ю гвардейскую армию, причем 63-я и 21-я армии были переданы Юго-Западному фронту из состава Донского фронта, а 5-я танковая армия была выдвинута из резерва Ставки.

Помимо войск, переданных из Донского фронта, Юго-Западный фронт получил из резерва Ставки пять стрелковых дивизий, один механизированный и два танковых корпуса, одну танковую бригаду, три танковых полка, один кавалерийский корпус, тринадцать армейских артиллерийских полков, семь армейских минометных полков и шесть полков реактивной артиллерии.

В то же время Сталинградский фронт получил из резерва Ставки Верховного Главнокомандования две стрелковые дивизии, один кавалерийский корпус, два механизированных корпуса, три танковые бригады, шесть стрелковых бригад, одну мотострелковую бригаду, шесть артиллерийских полков ПВО, два артиллерийских полка ПТО, один мотоциклетный батальон, один дивизион реактивной артиллерии.

Юго-Западный фронт к началу контрнаступления имел двадцать три стрелковые дивизии, три танковых, один механизированный и два кавалерийских корпуса, три танковых полка, одну мотострелковую, одну танковую бригады, а также тридцать девять артиллерийских полков, семь минометных полков и семь полков реактивной артиллерии Резерва Верховного Главнокомандования.

Ударная группировка фронта в составе 5-й танковой армии, которой командовал генерал-лейтенант Романенко П. Л., и 21-й армии под командованием генерал-лейтенанта Чистякова И. М. развернулась на плацдармах у Серафимовича и в районе Клетской. Она должна была прорвать оборону 3-й румынской армии и стремительно развивать подвижными войсками наступление на юго-восток с целью выхода на Дон на участке Нижне-Чирская, Большенабатовский. Общая глубина наступления войск фронта планировалась на 120 км с темпом наступления 40 км в сутки.

При общей протяженности фронта в 245 км ударная группировка была развернута на лево(М крыле фронта на участке протяжением в 87 км.

5-я танковая армия была развернута на плацдарме юго-западнее Серафимовича на фронте протяжением в 35 км. Она имела задачу прорвать оборону противника, уничтожить противостоящие части румынских дивизий, выйти в район Верхне-Чирский, Калач и соединиться в этом районе с войсками Сталинградского фронта.

Главный удар армия должна была нанести в центре своей полосы на участке 10 км. Здесь, в первом эшелоне, были развернуты две стрелковые дивизии, усиленные одной танковой бригадой, одним танковым батальоном, девятью артиллерийскими и тремя минометными полками Резерва Верховного Главнокомандования, а также тремя полками реактивной артиллерии.

Во втором эшелоне армии находились две стрелковые дивизии, 1-й и 26-й танковые и 8-й кавалерийский корпуса и один мотоциклетный полк.

На остальных участках полосы армии общим протяжением в 25 км были развернуты две стрелковые дивизии, усиленные артиллерией Резерва Верховного Главнокомандования.

21-я армия была развернута на правом берегу Дона (правым флангом в восточной части серафимовичского плацдарма и левым — в западной части плацдарма у Клетской), на фронте общим протяжением в 40 км. Ей ставилась задача уничтожить противостоящего противника, выйти подвижными соединениями в район Калач, Голубинский, Большенабатовский, захватить переправы на Дону и отрезать все пути для отхода врага с левого берега на запад.

Последующим выдвижением правофланговых соединений в район селения Советский 21-я армия совместно с войсками Сталинградского фронта должна была создать внутренний фронт окружения вокруг группировки противника под Сталинградом.

Главный удар армия должна была нанести левым флангом, прорывая фронт противника на 12-километровом участке, здесь, в первом эшелоне, были развернуты три стрелковые дивизии, усиленные тремя танковыми полками, одиннадцатью артиллерийскими и тремя минометными полками Резерва Верховного Главнокомандования, а также тремя полками реактивной артиллерии. На правом фланге армии на участке протяженностью до 28 км была развернута одна стрелковая дивизия.

Во втором эшелоне, сосредоточенном за левым флангом армии, находились две стрелковые дивизии, 4-й танковый и 3-й гвардейский кавалерийский корпуса.

Обеспечение наступления ударной группировки фронта с юго-запада и образование внешнего фронта окружения на этом направлении возлагались на три стрелковые дивизии левого фланга 1-й гвардейской армии, а также на часть сил 5-й танковой армии, которые, развивая наступление на запад и юго-Запад, должны были на третий день операции выйти на рубеж от Вешенской до Боковской и далее по р. Чир до Обливской.

В резерве фронта находились пять стрелковых дивизий и только что сформированный 1-й гвардейский механизированный корпус.

Действия наземных войск фронта поддерживались 2-й воздушной армией под командованием генерал-майора авиации Смирнова К. Н. и 17-й воздушной армией, которой командовал генерал-майор авиации Красовский С. А. В состав 17-й воздушной армии в первой половине ноября прибыл из резерва Ставки Верховного Главнокомандования 1-й смешанный авиакорпус (иад— 1, шад— 1).

Донской фронт в составе 65, 24 и 66-й армий, насчитывавших в общей сложности двадцать четыре стрелковые дивизии, шесть танковых бригад и один танковый корпус, должен был нанести два удара: главный удар силами правого фланга 65-й армии под командованием генерал-лейтенанта Батова П. И. из района Клетской на юго-восток с целью «свертывания» обороны противника и второй — силами правого фланга 24-й армии, которой командовал генерал-майор Галанин И. В., из района Качалинской вдоль левого берега Дона на юг с целью отсечения войск противника действовавших в малой излучине Дона, от его группировки в районе Сталинграда.

66-я армия под командованием генерал-лейтенанта Жадова А. С. своими активными действиями должна была прочно сковать противостоящего противника, лишив его возможности маневрировать своими резервами.