Основы замысла будущего контрнаступления были утверждены Ставкой ВГК еще в середине сентября. Разработанный затем план предусматривал, что контрнаступление под Сталинградом будут осуществлять войска Юго-Западного, Донского и Сталинградского фронтов. Советскому командованию в труднейшей обстановке пришлось решать целый ряд важнейших проблем. И в первую очередь таких сложных, как планирование операций, сосредоточение в районе предстоящих действий крупных резервов Ставки и материально-технических ресурсов; создание ударных группировок во фронтах и армиях; организация четкого взаимодействия между ними, а также между родами войск и видами вооруженных сил; обеспечение скрытности всех подготовительных мероприятий и многое другое.
Во всех командных инстанциях, начиная от фронтов и кончая соединениями и частями, с исключительной тщательностью разрабатывались планы действий и принимались меры по всестороннему обеспечению предстоявших операций. Генералы Г. К. Жуков, А. М. Василевский, Н. Н. Воронов, А. А. Новиков и другие неоднократно выезжали на фронты, на местах решали возникавшие вопросы и уточняли способы намечавшихся действий войск. План отличался смелостью замысла, удачным выбором момента и направлений нанесения ударов. Впервые с начала войны главным способом действий советских Вооруженных сил должны были стать последовательное окружение и разгром крупных группировок врага. Важным достоинством плана являлось то, что операции на большинстве направлений планировалось проводить силами не одного, а нескольких фронтов в тесном их взаимодействии, при четком согласовании ударов на различных направлениях, что позволяло сковать силы противника и резко ограничить его возможности маневра резервами.
В результате летне-осенней военной кампании войска вермахта на советско-германском фронте перешли к обороне и лишь в районах Сталинграда, Туапсе и Орджоникидзе пытались продолжить наступление. Советские же войска, наоборот, прекратили частные наступательные операции на различных направлениях, сосредоточив усилия на подготовке крупномасштабного наступления на главном из них. Конфигурация советско-германского фронта в районе Волги и Кавказа позволяла противнику наносить крупные удары либо на юг, либо на северо-восток. На других участках фронта также сохранялась напряженная обстановка. Противник удерживал блокадное кольцо вокруг Ленинграда, Демянский и Ржевско-Вяземский выступы. Общая протяженность линии фронта достигла максимума — более 6 тыс. километров. К ноябрю 1942 г. группировка противника на советско-германском фронте включала в себя 6,2 млн человек — 266 расчетных дивизий, из них 193,5 немецких, 18 финских, 26 румынских, 11,5 итальянских, 14 венгерских, 2 словацкие и испанская. На их вооружении находилось около 51,7 тыс. орудий и минометов, 5080 танков и штурмовых орудий, 3,5 тыс. боевых самолетов. В Германии в составе армии резерва имелись 1,7 млн человек, которые могли быть использованы для пополнения соединений на Восточном фронте