21-я армия генерал-лейтенанта И. М. Чистякова включала в себя 4-й танковый (45-я, 69-я, 102-я танковые и 4-я мотострелковая бригады) и 3-й кавалерийский (5-я и 6-я гвардейские и 32-я кавалерийские дивизии) корпуса, 96-ю, 63-ю, 293-ю, 76-ю, 333-ю и 277-ю стрелковые дивизии и 25 артиллерийских и минометных полков. Участок прорыва был ей определен в 12 км. Армии предстояло наступать в направлении Мало-Осиновка – Манойлин и вместе с 5-й танковой армией окружить и разгромить 3-ю румынскую армию.

1-я гвардейская армия генерал-лейтенанта Д. Д. Лелюшенко должна была наступать 278-й и 203-й стрелковыми дивизиями с рубежа Ягодный – ферма № 4 на левом фланге плацдарма на фронте в 10 км с задачей выйти на рубеж Белогорская – Вислогубов – Боковская, тогда как остальные войска армии должны были оборонять 165-километровый участок фронта по Дону.

Наступление Юго-Западного фронта поддерживала 17-я воздушная армия генерал-майора С. А. Красовского и переданная в оперативное подчинение фронта 2-я воздушная армия Воронежского фронта генерал-майора К. Н. Смирнова. Они имели две штурмовые, четыре истребительные, одну бомбардировочную и две ночные бомбардировочные авиадивизии, а также два отдельных штурмовых авиаполка.

Против плацдарма в районе Серафимовича оборонялись семь румынских пехотных дивизий, в резерве находились румынские кавалерийская и танковая дивизии и 22-я немецкая танковая дивизия.

Донской фронт генерал-лейтенанта К. К. Рокоссовкого должен был окружить и уничтожить немецкую группировку в малой излучине Дона, нанося удар на Вертячий. 65-я армия генерал-лейтенанта П. И. Батова прорвать оборону на участке в 6 км с плацдарма в районе Клетской и выйти на рубеж Верхне-Бузиновка – Оськинский – Ближняя Перекопка. В состав армии входили 4-я, 27-я, 40-я гвардейские, 23-я, 241-я, 252-я, 258-я, 304-я и 321-я стрелковые дивизии, 91-я и 121-я танковые бригады, а также девять артиллерийских и минометных полков. На участке прорыва ей противостояли только части румынской кавалерийской дивизии.

24-я армия генерал-майора И. В. Галанина должна была прорвать оборону в районе Качалинской на участке шириной 4,5 км. В нее входили и 49-я, 84-я, 120-я, 173-я, 214-я, 260-я, 233-я, 273-я и 298-я стрелковые дивизии, 16-й танковый корпус, 10-я танковая бригада и 12 артиллерийских и минометных полков. Ей противостояли немецкие дивизии.

66-я армия генерал-майора А. С. Жадова должна была сковывать противника силами шести стрелковых дивизий и одной– танковой бригады, а также семи артиллерийских и минометных полков.

С воздуха Донской фронт поддерживала 16-я воздушная армия генерал-майора С. И. Руденко, имевшая две истребительных, две штурмовых и одну ночную бомбардировочную авиадивизии.

Сталинградский фронт генерал-полковника А. И. Еременко должен был наступать силами 64-й, 57-й и 51-й армий в общем направлении на Советский в полосе в 40 км.

64-я армия генерал-майора М. С. Шумилова имела участок прорыва шириной 12 км южнее Елхи – Ивановка. Наступление велось силами 204-й, 157-й и 38-й стрелковых дивизий, 13-й и 56-й танковых бригад, которым предстояло выйти на рубеж Ягодный – Нариман, а в дальнейшем вместе с 57-й армией занять рубеж Елхи – Варваровка.

57-я армия генерал-майора Ф. И. Толбухина наступала на фронте в 16 км юго-западнее Тундутово – Солянки. В ее состав входили 169-я и 422-я стрелковые дивизии, 13-й танковый корпус (17-я, 61-я и 62-я механизированные бригады), 90-я танковая и 235-я огнеметно-танковая бригады, 10 артиллерийских, минометных и реактивной артиллерии полков. Им противостояли две румынские и одна немецкая пехотные дивизии. В первый день операции войска 57-й армии должны были выйти в район Нариман – Варваровка – Ракотино, а в дальнейшем – на рубеж Песчаный Карьер – Карповская и далее по восточному берегу реки Червленая.

51-я армия генерал-майора Н. И. Труфанова, имевшая фронт в 110 км, должна была прорывать оборону противника правым флангом на 10-километровом участке в дефиле озер Цаца и Бармацак силами 15-й гвардейской, 126-й и 302-й стрелковых дивизий и ввести в прорыв 4-й механизированный (36-я, 56-я, 60-я механизированные бригады, 55-й и 158-й танковые полки) и 4-й кавалерийский (61-я и 81-я кавалерийские дивизии) корпуса. Ей противостояли две румынские пехотные дивизии.

Сталинградский фронт прикрывала с воздуха 8-я воздушная армия генерал-майора Т. Т. Хрюкина, имевшая пять истребительных, две штурмовых, две смешанных, одну бомбардировочную, одну ночную бомбардировочную авиадивизии и шесть смешанных авиаполков.

62-я армия продолжала оборонять Сталинград, а 28-я армия по-прежнему прикрывать астраханское направление и должна была быть готова перейти в наступление на Элисту.

Координировал действий трех фронтов представитель Ставки генерал-полковник A. M. Василевский.

Операция «Уран» но окружению немецких войск в районе Сталинграда была частью плана наступления советских войск по всему советско-германскому фронту. Калининский, Западный и часть войск Северо-Западного фронтов с 25 ноября начинали операцию «Марс» по разгрому Ржевско-Вяземской группировки (9-й армии группы армий «Центр»), войска Закавказского фронта с 27 ноября опять атаковали Моздок. Часть войск Северо-Западного фронта пыталась ликвидировать Демянский плацдарм. После завершения операции «Уран» должна была начаться операция «Сатурн» с целью захвата Ростова и окружения группы армий «А» на Кавказе. Затем последовала операция Воронежского фронта по разгрому войск 2-й немецкой и 2-й венгерской армий у Воронежа. А в январе 1943 года силами Волховского и Ленинградского фронтов должна была пройти операция «Искра» по прорыву блокады Ленинграда.

Главным направлением оставалось Ржевско-Вяземское, где было сосредоточено больше всего советских дивизий и техники и где действия Западного и Калининского фронтов координировал заместитель Верховного Главнокомандующего генерал армии Г. К. Жуков.

На всех этих участках Красная Армия уже вела наступление, неизменно заканчивавшееся неудачей. Поэтому германское командование надеялось, что и на этот раз обойдется. Ничего больше немцы сделать не могли, так как резервов не было.

Советские войска к началу сталинградского контрнаступления обладали большим превосходством над противником в людях и технике. К 1 ноября в советской действующей армии насчитывалось 367 стрелковых и 24 кавалерийские дивизии, 36 УРов, 164 стрелковые, мотострелковые, воздушно-десантные, лыжные, 15 истребительных, 120 танковых и 18 механизированных бригад, в которых насчитывалось 6 124 тыс. человек, 77 180 орудий и минометов калибром свыше 76 мм (без зенитных), 1 724 установки реактивной артиллерии, 7 350 танков, 4 544 самолета (только истребители, бомбардировщики и штурмовики, без авиации ПВО и ВМФ).

В резерве Ставки находилось 27 стрелковых дивизий, 10 стрелковых и мотострелковых, 15 танковых бригад, свыше 350 тыс. человек, свыше 1000 танков и 1 600 самолетов. Во внутренних округах имелось еще девять стрелковых и две кавалерийские, 83 стрелковые, лыжные, мотострелковые, воздушно-десантные, 32 танковые и восемь механизированных бригад, которые могли быть использованы на фронте. На Дальнем Востоке и в Иране дислоцировалось 29 дивизий, 15 УРов и 51 бригада.