По воспоминаниям И. Х. Баграмяна, прибытие к 15 апреля на Юго-Западное направление затребованных у Ставки резервов «давало возможность начать Харьковскую операцию в конце апреля и этим немного упредить противника, чтобы застать его в стадии еще далеко не законченной подготовки к широким активным действиям».
Одобрив предложение командования ЮЗН, Ставка потребовала от Военного совета направления приступить к подготовке операции и заверила при этом, что все заявки ЮЗН будут полностью и своевременно удовлетворены.
Тимошенко с Хрущевым получили полный «карт-бланш». В случае удачи операции Семен Константинович получал почет и славу, а также неофициальное звание лучшего советского полководца (в тот момент маршал С. К. Тимошенко сосредоточил все управление операцией в своих руках — с апреля 1942 года он совмещал обязанности командующего Юго-Западным направлением и Юго-Западным фронтом, прежний командующий ЮЗФ генерал-лейтенант Ф. Я. Костенко стал заместителем командующего Юго-Западным фронтом. —
В соответствии с указаниями И. В. Сталина Военный совет Юго-Западного направления разработал и 10 апреля 1942 года представил в Ставку план операции по овладению районом Харькова и дальнейшему наступлению на Днепропетровск и Синельниково. Он состоял из двух этапов.
Первый этап операции предусматривал прорыв нашими войсками первых двух полос обороны, разгром тактических резервов противника и обеспечение ввода в прорыв подвижных групп. Общая глубина наступления — 20–30 километров, продолжительность этапа определялась в трос суток.
Второй этап намечался продолжительностью в трое-четверо суток продвижением наступающих войск на глубину в 24–35 километров. В ходе его предусматривалось разгромить оперативные резервы врага, выйти главными силами ударных группировок фронта непосредственно на подступы к городу, а подвижными войсками завершить окружение и в последующем разгром остатков харьковской группировки противника.
Этим планом на правое крыло войск Южного фронта возлагалась ответственная задача — прочно прикрыть от ударов с юга наступление Юго-Западного фронта на харьковском направлении.
Главный удар с барвенковского выступа собственно на Харьков наносила 6-я армия генерал-лейтенанта А. М. Городнянского. Армейская группа генерал-майора Л. В. Бобкина наносила удар на Красноград, обеспечивая действия 6-й армии с юго-запада. Из района Волчанска навстречу 6-й армии наносился удар соединениям из 28-й армии генерал-лейтенанта Д. И. Рябышева и частью сил соседних 21-й и 38-й армий. Этой группе войск предстояло наступать на Харьков с севера и северо-запада.
Ослабленный в предыдущих боях Южный фронт — командующий генерал-лейтенант Р. Я. Малиновский, член Военного совета дивизионный комиссар И. И. Ларин, начальник штаба генерал-лейтенант А. И. Антонов — активных задач не получил. 57-я армия генерал-лейтенанта К. П. Подласа и 9-я армия генерал-майора Ф. М. Харитонова, входившие в состав Южного фронта, должны были организовать оборону южного фаса барвенковского плацдарма, чтобы обеспечить с юга ударную группировку Юго-Западного фронта. К операции привлекался и Брянский фронт — командующий генерал-лейтенант Ф. И. Голиков, член Военного совета корпусной комиссар И. З. Сусайков, начальник штаба генерал-майор М. И. Казаков, который, по замыслу Ставки, должен был содействовать Юго-Западному фронту в проведении харьковской операции ударами с севера.
Вообще с подчиненностью Брянского фронта еще много неясного. Распоряжением Ставки Брянский фронт вместе с отошедшей к нему 40-й армией Юго-Западного фронта был изъят из состава войск направления и с 1 апреля передан в непосредственное подчинение Ставки ВГК. Но по воспоминаниям ответственных руководителей фронта, планы, ставившиеся фронтовому объединению, в какой-то степени были повторением задач, разработанных в штабе ЮЗН в марте 1942 года.