Оперативное построение войск Воронежского фронта и 6-й армии было в один эшелон с выделением резервов. При подготовке операции проводились крупные внутрифронтовые перегруппировки войск на расстояние 100–175 км. В них задействовали до 40 % частей и соединений, включенных в состав ударных группировок. Широко применялись маскировка и дезинформация противника, что позволило достичь оперативной внезапности при переходе в наступление. В результате решительного массирования сил и средств на направлениях главных ударов удалось создать превосходство над противником по пехоте в 2,3–3,7 раза, танкам — в 1,3–3 и артиллерии — в 4,5–8 раз.

Маршал Советского Союза К. С. Москаленко, командовавший в то время 40-й армией, вспоминал, что наметки плана Острогожско-Россошанской операции он доложил 23 ноября 1942 г. по прямому проводу Верховному главнокомандующему, который одобрил эту инициативу. «А несколько дней спустя по его поручению на командный пункт 40-й армии прибыл генерал армии Г. К. Жуков, — отмечал Москаленко. — Для меня это было подтверждением того, что Ставка не только заинтересовалась возможностями проведения наступательной операции на нашем участке фронта, но и придавала ей важное значение. К моему удивлению, Георгий Константинович был настроен несколько скептически. Не возражая против самой идеи проектируемого наступления, он, однако, считал, что при его осуществлении встретятся чрезвычайно большие трудности.

— Далась тебе эта наступательная операция, — говорил он, хмуро глядя на карту, разложенную перед ним. — Не знаешь разве, что перед тобой крупные силы противника, глубоко эшелонированная оборона с развитой системой инженерных сооружений и заграждений?

— Трудности, конечно, встретятся немалые, — отвечал я, — но все же вражескую оборону прорвем, противника разобьем».

Жуков в своих мемуарах почему-то не упомянул ни об этой встрече, ни об этом разговоре. Возможно, их и не было, так как Георгий Константинович с 19 ноября по 6 декабря занимался организацией операции Калининского и Западного фронтов по ликвидации ржевско-сычевской группировки противника. В штабе и войсках Воронежского фронта он работал 2–9 января 1943 г.

При подготовке операции Жуков вместе с командованием Воронежского фронта провел работу по уточнению плана операции, большое внимание уделил созданию ударных группировок, которым предстояло взломать оборону противника и развить успех наступления. Тщательно были отработаны вопросы использования артиллерии при прорыве вражеской обороны, взаимодействия пехоты, танков и авиации.

О том, какой объем работы приходилось выполнять, свидетельствует телеграмма, направленная представителями Ставки ВГК Жуковым и Василевским 6 января 1943 г. в Москву:

«1. Все вопросы оперативно-тактических решений по армии Москаленко отработаны лично с командующим армией, командирами дивизий и бригад. Сейчас находимся у Рыбалко. 6.1.43 г. провели совещание и инструктаж с командирами соединений. По армии Рыбалко и кавгруппе плохо обстоит дело с подходом по железной дороге транспортов с боеприпасами, горючим, а также и подходом войск. После выгрузки войскам нужно пройти походом от 4 до 6 суток. Боимся, что железная дорога может подвести. Лично о Рыбалко можно сказать следующее: человек он подготовленный и в обстановке разбирается неплохо.

2. Сейчас прорабатываем взаимодействие фронтов и армий на стыках лично с товарищами Харитоновым, Рыбалко, Федоровым (псевдоним Ватутина. — Авт.) и Филипповым (псевдоним Голикова. — Авт.). Федоров находится у нас, через два часа выедет в штаб фронта. Сегодня с Филипповым выезжаем в центральную группу».

7 января Жуков и Василевский докладывают в Ставку ВГК:

«1. Сегодня закончили по всем направлениям отработку с командармами, командирами корпусов, дивизий и бригад всех оперативно-тактических решений и плана действий. Лучше других и наиболее грамотно оказались отработанными решения и план действий у товарища Москаленко. В худшую сторону выделяется щучьенское направление — корпус Зыкова. По действиям армии Рыбалко — пришлось направление главного удара сместить западнее жд Кантемировка — Россошь, чтобы не преодолевать танками полотна жд и избежать здесь подготовленных отсечных позиций противника, подготовленных вдоль жд.

Действия Рыбалко увязаны с действиями Харитонова и корпуса Зыкова. По увязке действий с Харитоновым договорились с тов. Ватутиным, что Харитонов начнет одновременно с Рыбалко действия, нанося главный удар правым флангом армии с ближайшей задачей выйти на р. Айдар; в дальнейшем тов. Харитонов обязан действовать левее 7 кк, выдвинуться и обеспечить за собой жд Уразово — Старобельск. 7 кк с лыжными бригадами поставлена задача захватить Валуйки и Уразово и обеспечить за собой эти жд узлы.

Главные силы 3 ТА обязаны захватить Алексеевку, отрезать пути отхода противнику и обеспечить себя с запада, соединившись в районе Алексеевка, Острогожск с подвижными войсками 40 А, и тем завершить окружение войск противника в известном Вам районе…»

В докладе также отмечалось, что сосредоточение войск идет исключительно плохо: от 4-й минометной дивизии до сих пор не прибыло ни одного эшелона; от 3-й танковой армии в пути все еще находится 15 эшелонов; от 7-го кавалерийского корпуса еще не прибыло 10 эшелонов; из трех стрелковых дивизий, данных фронту на усиление, прибыло всего лишь 5 эшелонов. Еще хуже осуществляется подача боеприпасов и горючего. Поэтому представители Ставки считали необходимым перенести начало наступления на два дня.

Одновременно была разработана и проведена в жизнь система мер по маскировке и сохранению в тайне всех перегруппировок войск, по дезинформации противника, организации управления войсками. По распоряжению штаба Воронежского фронта 40-я армия должна была с целью дезинформации противника в период с 7 по 20 декабря 1942 г. демонстрировать сосредоточение войск и подготовку к переходу в наступление со Сторожевского плацдарма в направлении Коротояка и из района железнодорожной станции Свобода. Для этого требовалось создать видимость проделывания проходов в проволочных заграждениях, разминирования полосы ложного прорыва, накапливания крупных сил для наступления, выполнения рекогносцировочных работ командным составом, усиленной подготовки дорог и т. п. Последующие события показали, что противник действительно был введен в заблуждение. Когда войска 40-й армии инсценировали подготовку к наступлению, он бурно реагировал на это, часто открывая огонь артиллерии и минометов.

12 января была проведена разведка боем силами передовых отрядов. По воспоминаниям К. С. Москаленко, в результате действий передовых батальонов неприятельская оборона была основательно дезорганизована. Правда, обеспокоенный противник срочно перебросил сюда из Острогожска свою 700-ю танковую бригаду. Несмотря на это, войска 40-й армии, вклинившиеся на 6 км по фронту и более чем на 3 км в глубину, прочно закрепились на достигнутых рубежах. Более того, атака пехоты с танками в сочетании с предшествовавшим им огневым ударом артиллерии и минометов привела к такому развитию событий, которого не ожидал командующий армией: неприятельская пехотная дивизия, к которой на выручку поспешила 700-я танковая бригада, не выдержала натиска и уже к исходу дня 12 января начала отходить на запад.