Растянутость флангов группы армий «Б» к северу и югу от Сталинграда благоприятствовала подготовке контрнаступления с решительными целями. Его план сложился в конце сентября – начале октября 1942 г. Предполагалось ударами по сходящимся направлениям к северу и югу от Сталинграда окружить и уничтожить основные силы противника в районе все еще оборонявшегося войсками 62-й армии города. В течение октября Генеральный штаб, а также военные советы и штабы фронтов продолжали готовить предстоящую операцию. Во второй половине октября эта работа в основном была закончена. Первоначально датой начала наступления в обход Сталинграда с севера было назначено 9 ноября, а с юга – 10 ноября. Операция получила кодовое наименование «Уран».

Очевидными исходными позициями для перехода в контрнаступление был район озер к югу от Сталинграда и плацдармы на западном берегу Дона к северу от города. И в том, и в другом случаях противником были армии союзников Германии. В ходе оборонительного сражения на подступах к Сталинграду войскам Юго-Восточного фронта не удалось полностью сохранить в своих руках линию озер к югу от города. В центре этого направления между озером Сарпа и озером Барманцак советские войска отошли на 20 км к востоку. Поэтому в период с 29 сентября по 4 октября здесь была проведена наступательная операция с ограниченными целями, в результате которой войска 57-й армии выдвинулись на запад и захватили межозерные дефиле.

В период подготовки операции в связи с необходимостью создания двух ударных группировок и слабого центра «канн» в центре построения советских войск было предложено разделение армий на сталинградском направлении между тремя фронтами. С целью сохранения тайны это разделение происходило в два этапа. Сначала директивой Ставки от 28 сентября 1942 г. Сталинградский фронт был переименован в Донской, а Юго-Восточный фронт – в Сталинградский. В конце октября 1942 г. был образован Юго-Западный фронт. Это решение было предложено еще на ранних этапах разработки операции, но в целях сохранения тайны его реализация была отложена на конец октября. Возглавил фронт генерал армии Н.Ф.Ватутин. В состав Юго-Западного фронта вошли 5-я танковая, 21-я армии и 63-я армия, переименованная в 1-ю гвардейскую армию, причем 63-я и 21-я армии были переданы Юго-Западному фронту из состава Донского фронта, а 5-я танковая армия была сформирована заново. По тогдашним представлениям командования Красной Армии об организации танковых объединений, 5-й танковая армия была смешанного состава, в нее входили два танковых корпуса, отдельная танковая бригада и пять стрелковых дивизий (47-я гвардейская, 119, 159, 203-я и 346-я стрелковые дивизии). Новинкой, внесшей национальный колорит в организационный аналог немецкого танкового корпуса, было подчинение танковой армии кавалерийского корпуса. Возглавил 5-ю танковую армию бывший командующий 3-й танковой армии П.Л.Романенко.

Помимо войск, переданных из Донского фронта, Юго-Западный фронт получил из резерва Ставки ВГК пять стрелковых дивизий (из числа выведенных ранее на доукомплектование), 1-й и 26-й танковые корпуса, одну танковую бригаду, три танковых полка, 8-й кавалерийский корпус, тринадцать армейских артиллерийских полков, семь армейских минометных полков и шесть полков реактивной артиллерии.

Соответственно Сталинградский фронт получил из резерва Ставки ВГК две стрелковые дивизии, 4-й кавалерийский корпус, 4-й механизированный корпус, три танковые бригады, шесть стрелковых бригад, одну мотострелковую бригаду, шесть артиллерийских полков ПВО, два артиллерийских полка ПТО, один мотоциклетный батальон, один дивизион реактивной артиллерии. Танковые бригады 13-го танкового корпуса Т.С.Танасчишина были переформированы в механизированные, что делало его де-факто механизированным корпусом. Более того, в некоторых источниках он проходит именно как 13-й механизированный корпус. Переформирование бригад существенно увеличило его возможности в качестве самостоятельного соединения, особенно в качестве эшелона развития успеха.