В рамках операции, получившей 23 января кодовое наименование «Звезда», 13-я армия Брянского и 60-я армия Воронежского фронтов должны были наступать на курском направлении, а главным силам Воронежского фронта во взаимодействии с 6-й армией ЮЗФ предписывалось концентрическими ударами овладеть Харьковом. Далее — через Льгов, Ромны, Полтаву — гнать супостатов за Днепр. Остальным войскам Юго-Западного фронта приказывалось через Донбасс прорваться к Мариуполю и окружить группу армий «Дон», а затем совместно с армиями Южного фронта уничтожить ее. Операция по освобождению главного угольного и металлургического района страны получила наименование «Скачок». Северо-Кавказский фронт должен был ликвидировать таманскую группировку противника.
Таким образом, во всеобщем наступлении на южном крыле советско-германского фронта должны были принять участие 20 общевойсковых и 2 танковые армии пяти фронтов — более 1,5 миллиона человек.
В Москве были уверены, что после Сталинграда стратегическая инициатива удерживается прочно, неприятель, по приблизительным подсчетам потерявший на Восточном фронте 102 дивизии, к решительным контрмерам уже не способен.
На основании оптимистических докладов командующих фронтами Ставка ВГК, поразмыслив за противника, пришла к выводу, что на юге у немцев нет другого стремления, кроме как побыстрее удрать за Днепр и попытаться закрепиться, прикрывшись серьезной водной преградой. Значит, следовало и далее бить и гнать их без остановки, не давая передышки и возможности закрепиться. В эйфории от достигнутых побед снова повторялись ошибки «огульного наступления» прошлого года.
Главную роль в освобождении Донбасса должны были сыграть войска Юго-Западного фронта — 6-я, 1-я гвардейская, 3-я гвардейская, 5-я танковая, 17-я воздушная армии — примерно 320 тысяч человек. Для решения поставленной задачи генерал-полковник Н.Ф. Ватутин создал ударную группировку в составе 6-й армии генерал-лейтенанта Ф.М. Харитонова, подвижной группы генерал-лейтенанта М.М. Попова и 1-й гвардейской армии генерал-лейтенанта В.И. Кузнецова.
6-я армия наступлением на Купянск, Балаклею, Красноград обеспечивала действия фронта с севера от возможных ударов противника со стороны Харькова и Полтавы. Подвижная группа наносила удар через Славянск на Мариуполь с целью отрезать войскам группы армий «Дон» отход за Днепр; в район Мариуполя планировалось выйти на седьмой день операции. 1-я гвардейская армия должна была использовать успех подвижной группы и нанести главный удар своим правым флангом с задачей охватить с запада вражеские войска, стремившиеся удержать Донбасс. 3-я гвардейская армия генерал-лейтенанта Д.Д. Лелюшенко и 5-я танковая армия генерал-майора И.Т. Шлемина, действовавшие на левом крыле фронта, наносили удары с востока на ворошилов-градском направлении, чтобы не допустить отход группировки врага на запад.
Командование ЮЗФ исходило из того, что противник уже разбит, деморализован и стремится уйти за Днепр. Поэтому никаких перегруппировок войск не затевалось, все армии продолжали действовать в прежних полосах, в том же оперативном построении, без вторых эшелонов. В резерве фронта находились два танковых корпуса — 1-й гвардейский и 25-й, сосредоточенных за его правым крылом. Главная ударная сила — подвижная группа под руководством заместителя командующего фронтом Маркиана Попова, на которую возлагалась основная задача операции, была сформирована за два дня до начала операции, наспех укомплектована средствами связи и тылового обеспечения, в ее танковых корпусах — 3-й и 4-й гвардейские, 10-й и 18-й — имелось 180 исправных танков, обеспеченных одной заправкой горючего и одним-двумя боекомплектами. В состав группы вошли также 57-я гвардейская, 38-я и 52-я стрелковые дивизии, в которых обеспеченность горючим и боеприпасами была еще хуже. 17-я воздушная армия имела 274 исправных самолета. В ходе операции, в середине февраля, она была усилена и насчитывала 330 боевых самолетов. Однако большая удаленность аэродромов базирования от линии фронта крайне усложняла выполнение задач воздушной армии генерал-лейтенанта С.А. Красовского и снижала ее возможности по поддержке войск.
Правда, и Манштейн в конце января мог противопоставить войскам Ватутина лишь 9 немецких дивизий, в том числе три танковые.
29 января без паузы 6-я армия повела наступление на Балаклею. На следующий день в операцию включились 1-я гвардейская армия, наносившая удар на Красный Лиман, и 3-я гвардейская — с плацдарма севернее Краснодона на Дебальцево, в обход Ворошиловграда с юга. Почти сразу в стыке между 6-й и 1-й гвардейской армиями, поддерживаемыми 3-м смешанным авиакорпусом, была введена подвижная группа фронта, которая стала быстро развивать наступление на юг.