Артиллерийское обеспечение этого удара планировалось с расчетом подхода всех артиллерийских полков кавалерийских дивизий и полков АРВГК, но большинство их к утру 16 ноября к месту сосредоточения не прибыло и 16–17 ноября еще находилось в пути из-за неправильного расчета марша. Так, например, при планировании перемещения артиллерийских полков кавалерийских дивизий не было учтено, что лошади не были подкованы, в то время как наступили заморозки.
Приданный армии 14 ноября 1941 г. 471-й пушечный артиллерийский полк прибыл к месту сосредоточения только в 15 часов 16 ноября, так как средства тяги (тракторы ЧТЗ-65) не позволяли ему преодолеть расстояние свыше 100 км в более короткие сроки. 528-й пушечный артиллерийский полк (12 – 152-мм гаубиц-пушек) имел всего один исправный трактор, а находился в 25 км от района действий. Поэтому к 15 часам 16 ноября в район огневых позиций полка прибыло всего одно орудие. Остальные орудия полка были вывезены на огневые позиции тракторами других частей на следующий день.
Все это привело к тому, что кавалерийские дивизии вводились в бой по частям и почти без поддержки своей артиллерии. В артиллерийской подготовке атаки на фронте в 10 км участвовали 138-й и 39-й пушечные артиллерийские полки (30 орудий), артиллерийские полки 126-й стрелковой дивизии (12 орудий) и 58-й танковой дивизии (12 орудий), всего 54 орудия, или 5,4 орудия на 1 км фронта. Наступление ударной группы поддерживал также дивизион полевой реактивной артиллерии (М-13).
24—25 ноября группа войск генерала Доватора (52-я и 57-я кавдивизии, усиленные частями 44-й кавдивизии, двумя батальонами 8-й гвардейской стрелковой дивизии, танковыми батальонами 129-й и 146-й танковых бригад) наносила контрудар с рубежа Кривцово, Бережки в направлении Стерлино, Субботино, Головково. Для артиллерийской поддержки этих соединений, помимо собственной артиллерии, были привлечены два пушечных полка (152-мм гаубиц-пушек – 22, 122-мм пушек – 8) и один противотанковый артиллерийский полк, имевший 19 орудий (85-мм – 13, 76-мм – 2 и 25-мм – 4). Последний действовал непосредственно в боевых порядках конницы и танков. Батареи вели огонь прямой наводкой, чтобы расчистить путь поддерживаемым частям и подразделениям. Из тяжелых пушечных дивизионов была создана артиллерийская группа для борьбы с артиллерийскими и минометными батареями противника. Благодаря четкой организации взаимодействия между конницей, танками и артиллерией группа генерала Доватора выполнила поставленную перед ней задачу и овладела рубежом Стерлино, Шапкино, Мартыново, Селищево.