Замысел очередной попытки взломать «Миус-фронт» к тому моменту уже сложился. Точнее, был готов в общих чертах план Донбасской операции Юго-Западного и Южного фронтов. Уже 8 августа А.М. Василевский направил на утверждение Верховному Главнокомандующему документ, в котором были описаны направления ударов двух фронтов и наряд сил для решения задач операции. Относительно задач армий Ф.И. Толбухина в докладе было сказано следующее:

«II. Южный фронт:

1. Для участия в ударе фронта привлечь 5 ударную, 2 гв. и 28-ю армии, 2-й и 4-й гв. мехкорпуса, 4 [гв.] кк, всю артиллерию, входящую в состав ударной группировки, и всю авиацию фронта. Авиакорпус дальнего действия по моему заданию будет использован в интересах обоих фронтов в зависимости от обстановки.

2. Для усиления армий ударной группировки с оборонительных участков фронта использовать: для 5-й ударной армии – 3 гв. ск 51-й армии в составе 50 и 54 гв. сд; взамен этого оборону ворошиловградского направления усилить передачей 51-й армии 315 сд из армии Цветаева (уже на месте) и управления УР и двух УРовских батальонов из-под Ростова; для усиления 28-й армии из 44-й армии взять 248 сд (полная), передав взамен 44-й армии слабенькую 221 сд (уже на месте) и один УРовский батальон из-под Ростова. В этом случае в районе Ростова остаются два управления УР в составе восьми батальонов; 2-ю гв. армию до начала операции, используя ее пребывание в резерве фронта, пополнить, доведя дивизии до шести с половиной – семитысячного состава.

3. Удар нанести с фронта Дмитриевка, Русское, через Донецко-Амвросиевку, Старо-Бешево, в обход Сталино с юга навстречу удару ЮЗФ.

Главный удар (прорыв) осуществить на участке к северу от Кубышево в полосе 10–12 км, обеспечив здесь плотность не менее 120 стволов на километр прорыва.

2-й и 4-й гв. мехкорпуса ввести в первый день операции при выходе пехоты на линию Степановка, Калиновка с задачей иметь их в районе Стан, Караванная (юж. Сталино), Старо-Бешево не позднее утра седьмого дня операции.

На совещании в штабе Южного фронта обсуждается план прорыва обороны противника на р. Миус. Крайний слева – Ф.И. Толбухин, рядом с ним спиной к фотографу – представитель Ставки А.М. Василевский

С выходом наступающих армий на р. Крынка ввести 4 [гв.] кк с задачей – действуя в юго-западном направлении, к утру седьмого дня операции выйти в район Стар[ая] Игнатьевка, Телеманово, откуда во взаимодействии с 1 гв. кк ЮЗФ отрезать пути отхода противнику на запад и обеспечить ход операции с юго-запада.

4. Учитывая слабый состав сил Южного фронта, операцию здесь начать через двое суток после начала операции ЮЗФ, т. е. с утра 16 августа, хотя фронт может быть готов к действиям к вечеру 13 августа.

В этом случае бомбардировочную и штурмовую авиацию Южного фронта 14 и 15 августа использую в интересах Юго-Западного фронта».

10 августа представленный А.М. Василевским план был утвержден директивой Ставки ВГК № 30161. Однако в связи с успехами Воронежского и Степного фронтов под Харьковом наступление Юго-Западного фронта приобретало новый смысл, и по приказу Верховного А.М. Василевский отбыл помогать Р.Я. Малиновскому. 11 августа Василевский провел последнее совещание в штабе Южного фронта. На совещании анализировали характер обороны противника; особенности реки Миус, которую предстояло форсировать; степень ожидаемого сопротивления противника; состав и дислокацию немецких резервов. Уже поздним вечером 11 августа А.М. Василевский был на КП Юго-Западного фронта. Все подготовительные мероприятия в период 12–17 августа были проведены штабом Южного фронта самостоятельно.

По разработанному А.М. Василевским и детализированному штабом Ф.И. Толбухина плану прорыв фронта осуществлялся силами 5-й ударной, 2-й гвардейской и 28-й армий на фронте Дмитриевка, Куйбышево, Петрополъе протяжением 25 км. Удачный опыт построения заслона от контрударов с севера в июльской операции было решено повторить в августе. Обеспечение ударной группировки возлагалось на 5-ю ударную армию, которая имела задачу наступать в северо-западном направлении, выйти и закрепиться на рубеже Степановка, Амвросиевка, Кутейниково. Развитие удара в западном направлении, на Успенскую и Каракубстрой, возлагалось на 2-ю гвардейскую армию. Успешные действия этой армии должны были обеспечить благоприятные условия для выполнения 28-й армией задачи по окружению и уничтожению противника в районе Таганрога. В свою очередь 28-я армия прорывала фронт в полосе шириной 2,5 км в районе Петрополья. Соединения этой армии ударом в направлении Анастасиевка – Федоровка должны были «смотать» боевые порядки противника перед фронтом левофланговой 44-й армии. Далее предполагалось силами 28-й армии во взаимодействии с 4-м гвардейским кавалерийским корпусом завершить окружение противника в районе Таганрога. Оборонявшиеся на флангах прорыва 51-я и 44-я армии имели задачу активными действиями с ограниченными целями сковывать противника перед своим фронтом.

Эшелон развития успеха Южного фронта составляли 4-й гвардейский Кубанский казачий кавалерийский корпус Н.Я. Кириченко и 4-й гвардейский механизированный корпус. 4-й гв. кавалерийский корпус планировалось ввести в рейд в ночь на четвертый день операции из района Колпаковка, Лисичий, Успенская на Екатериновку и Тельмюново с задачей отрезать пути отхода противника на запад и воспрепятствовать ему занять оборону по р. Сухой Еланчик. В июле 1943 г. 4-й гв. кавалерийский корпус находился в резерве и к операции не привлекался. 4-й гвардейский механизированный корпус, находившийся в подчинении штаба фронта, предполагалось ввести в прорыв на направлении главного удара 5-й ударной армии. Корпус должен был быстрым выдвижением в направлении Колпаковки к исходу первого дня операции овладеть районом Надежного, Колпаковки и Ямщицкого и не допустить организации противником обороны на р. Крынке. В дальнейшем части корпуса должны были развивать успех в направлении Ольгинский, Каракубстрой. С выходом в район Ольгинского мехкорпус смещался в полосу 2-й гв. армии и переходил в подчинение ее командующего.

Помимо отказа от «архитектурных излишеств» в лице разнесения участков прорыва и сковывающего удара план августовского наступления утратил независимость в масштабе фронта. В июле Южный фронт в первую очередь пытался решить локальную задачу разгрома Таганрогской группировки противника. Новое наступление Южного фронта по своему замыслу уже было частью общего наступления Красной армии в южном секторе советско-германского фронта. Поэтому планировалось в первую очередь развивать удары в глубину, а не разворачиваться на юг с целью выхода на коммуникации обороняющегося на Миусе противника. Войска Южного фронта должны были ударом на Сталино с юго-востока во взаимодействии с войсками левого крыла Юго-Западного фронта уничтожить группировку противника в районе Артёмовск, Красный Луч, Горловка.

Оперативное построение и задачи армий Южного фронта. К 17 августа на правом крыле Южного фронта, в полосе от Лопасскино до Верх. Нагольчик шириной 65 км, занимала оборону 51-я армия. Армия имела в своем составе три стрелковые дивизии, два укрепленных района и одну танковую бригаду. Артиллерия армии насчитывала 330 орудий и 303 миномета.