Главный маршал артиллерии Н.Н. Воронов (в центре) в штабе Донского фронта

Советские войска под Сталинградом были объединены в три фронта: Юго-Западный (генерал-лейтенант, с 7 декабря 1942 года — генерал-полковник Н. Ф. Ватутин), Донской (генерал-лейтенант, с 15 января 1943 года — генерал-полковник К. К. Рокоссовский) и Сталинградский (генерал-полковник А. И. Еременко). Войска этих трех фронтов имели 1 млн 135 тыс. человек, свыше 14, 9 тыс. орудий и минометов (в том числе 115 дивизионов реактивной артиллерии), 1560 танков и 1916 самолетов. Им противостояло более 1 млн 11 тыс. человек, около 10, 3 тыс. орудий и минометов, 675 танков и штурмовых орудий и 1216 самолетов. Следовательно, советские войска превосходили противника в людях в 1, 1 раза, в орудиях и минометах — в 1, 4, в танках — в 2, 3 и в самолетах — в 1, 6 раза. Такое соотношение сил и средств могло обеспечить прорыв обороны и наступление в ближайшей оперативной глубине противника. Для развития же успеха на большую глубину требовалось использование стратегических резервов.

Командующий войсками Сталинградского фронта генерал-полковник А.И. Еременко

В районах западнее Серафимовича, Клетской и северо-западнее Сиротинской советские войска удерживали плацдармы на правом берегу Дона, а южнее Сталинграда — важное в оперативном отношении дефиле Сарпинских озер, которое создавало возможность выбора выгодных направлений для ударов по главной группировке противника. Местность в районе предстоящих боевых действий была доступна для всех родов войск. Наличие в оперативной глубине противника реки Дон шириной от 170 до 300 м и глубиной до 6 м предъявляло повышенные требования к инженерному обеспечению боевых действий войск. Климатические и погодные условия оказывали существенное влияние на использование авиации — частые и густые туманы в это время года ограничивали ее возможности.

План контрнаступления под Сталинградом был разработан Ставкой ВГК на основе предложений и расчетов Генерального штаба, командования видов Вооруженных сил и родов войск, а также военных советов фронтов еще в ходе оборонительной операции. Ведущую роль в его разработке сыграли представители Ставки ВГК на фронтах Сталинградского направления генералы Г. К. Жуков и А. М. Василевский. Решение на контрнаступление под Сталинградом (кодовое наименование операции — " Уран") было принято Верховным Главнокомандующим 13 сентября 1942 года. Замысел контрнаступления состоял в том, чтобы ударами с плацдармов на Дону в районах Серафимовича и Клетской и из района Сарпинских озер южнее Сталинграда разгромить войска, прикрывавшие фланги ударной группировки противника, и, развивая наступление по сходящимся направлениям на город Калач, хутор Советский, окружить и уничтожить его основные силы, действовавшие в междуречье Волги и Дона.

Юго-Западный фронт (5-я танковая и 21-я общевойсковая армии) получил задачу нанести главный удар с плацдармов в районах Серафимовича и Клетской, разгромить войска 3-й румынской армии, к исходу третьего дня операции выйти в район Калача и соединиться с войсками Сталинградского фронта, замкнув кольцо окружения вокруг 6-й немецкой армии. Одновременно 1-я гвардейская армия должна была нанести удар в юго-западном направлении, выйти на рубеж рек Кривая и Чир и создать внешний фронт окружения. Поддержка войск фронта с воздуха возлагалась на 17-ю воздушную армию (генерал-лейтенант авиации С. А. Красовский) и часть сил 2-й воздушной армии Воронежского фронта.