Уже 5 августа командование Южного фронта приступило к подготовке новой наступательной операции. Цель наступления была сформулирована в директиве Ставки ВГК № 30160 от 6 августа 1943 г. за подписями И. В. Сталина и А. И. Антонова: «Основная задача Южного фронта нанести главный удар в общем направлении Куйбышево-Сталино, где сомкнуться с ударной группой Юго-Западного фронта». Смысл операции очевиден: используя нависающее положение правого крыла Юго-Западного фронта, ударом по сходящимся направлениям окружить и уничтожить обороняющую Донбасс группировку противника.
В работе над планом наступления принял участие представитель Ставки ВГК А. М. Василевский. Впоследствии он писал в мемуарах: «В связи с тем, что мне казалось более целесообразным сосредоточить основное внимание в подготовительный к операции период на помощи командованию Южного фронта, я поручил Р. Я. Малиновскому взять всецело на себя работу по подготовке Юго-Западного фронта, а сам отправился на Южный фронт и в ночь на 9 августа был на фронтовом КП Ф. И. Толбухина, расположившемся в селении Грибоваха, неподалеку от города Шахты».
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.