Главную задачу операции должны были выполнить войска Юго-Западного фронта, которым командовал генерал Н. Ф. Ватутин. В состав войск Юго-Западного фронта к 16 декабря входили: 1-я гвардейская армия, занимавшая участок Дерезовка, Вешенская, 3-я гвардейская армия, действовавшая на участке Вешенская, Чернышевская, и 5-я танковая армия, оборонявшаяся по восточному и северному берегу реки Чир до устья реки Лиска. На участке устья реки Лиска, Верхне-Чирский оборонялась 5-я ударная армия Сталинградского фронта, сформированная к этому времени из соединений Юго-Западного фронта и по указаниям Ставки выдвинутая для прочного прикрытия направления Калач, Сталинград. 19 декабря в состав Юго-Западного фронта была включена также и 6-я армия Воронежского фронта.
Перед ними была поставлена задача прорвать оборону 8-й итальянской армии, разгромить ее, выйти в район Тацинской, Морозовска и Тормосина и нанести удар по флангу и в тыл немецких группировок, готовившихся к освобождению армии фон Паулюса. С войсками Юго-Западного фронта взаимодействовала 6-я армия, расположенная на левом фланге Воронежского фронта, которым командовал генерал Ф. И. Голиков. Нанеся удар на своем участке, она должна была обезопасить войска Юго-Западного фронта от возможных контратак с фланга. Перед фронтом 1-й гвардейской армии
действовали 2-й и 35-й армейский итальянские корпуса. Непосредственно перед фронтом прорыва 18-го танкового корпуса оборонялась 3-я пехотная итальянская дивизия «Равенна», штаб которой находился в Гадючье. Перед фронтом 3-й гвардейской армии действовала оперативная группа генерала Холлидта (ОГ «Холлидт»), в состав которой входили I армейский корпус румын (2 дивизии), XXIX немецкий корпус (3 дивизии), II армейский корпус румын (2 дивизии) и 22-я танковая дивизия. XXIX корпусу были подчинены 3-я подвижная итальянская дивизия «Челере», пехотные дивизии «Сфорцеска» и «Торино».В первой декаде декабря 1942 года итальянская армия занимала позиции между 2-й венгерской и 3-й румынской армиями, разместив свои дивизии в одну линию вдоль Дона. Левый фланг, примыкавший к венгерской армии, составлял альпийский корпус (дивизии «Тридентина», «Юлия», «Кунеэнзе»), который оставался вне зоны декабрьского наступления Красной Армии. Далее, вниз по течению Дона, стояли две дивизии II армейского корпуса: «Коссерия» и «Равенна», между которыми занимал позиции 318-й немецкий пехотный полк. Этим дивизиям 11 декабря 1942 года были приданы 67-й берсальерский танковый батальон и 13-я группа САУ. Затем следовал XXXV армейский корпус (его позиции начинались у устья реки Богучар), который составляли 298-я немецкая дивизия и итальянская дивизия «Пасубио». На правом фланге итальянской армии был 29-й корпус, имевший немецкий штаб, но включавший в себя три итальянские дивизии: «Торино», «Челере» и «Сфорцеску», сектор которой кончался у станицы Вешенской.
230 тысяч итальянцев занимали сектор в 270 км. По расчетам итальянского Генерального штаба (учитывая тыловые службы и штабы), на одного человека приходилось 7 метров линии фронта. Это не так уж много, но значительно больше того, что имели немцы на этом секторе до прихода итальянской армии, и вдвое больше того, чем располагали советские армии под Москвой осенью 1941 года во время наступления немецких войск на столицу.
Итальянская армия практически не имела оперативных резервов: 3 немецкие дивизии, находившиеся у нее в тылу, в конце ноября были переброшены к Сталинграду, а шедшие им на смену другие 3 бронетанковые дивизии были срочно переданы румынской армии. Дивизия «Челере», стоящая во втором эшелоне, сменила на передовой немецкую дивизию, также направленную под Сталинград. Таким образом, в тылу у итальянской армии позади альпийского корпуса оказалась только дивизия «Винченца», не имевшая тяжелого вооружения.