10 августа представленный А.М. Василевским план был утвержден директивой Ставки ВГК № 30161. Однако в связи с успехами Воронежского и Степного фронтов под Харьковом наступление Юго-Западного фронта приобретало новый смысл, и по приказу Верховного А.М. Василевский отбыл помогать Р.Я. Малиновскому. 11 августа Василевский провел последнее совещание в штабе Южного фронта. На совещании анализировали характер обороны противника; особенности реки Миус, которую предстояло форсировать; степень ожидаемого сопротивления противника; состав и дислокацию немецких резервов. Уже поздним вечером 11 августа А.М. Василевский был на КП Юго-Западного фронта. Все подготовительные мероприятия в период 12–17 августа были проведены штабом Южного фронта самостоятельно.
По разработанному А.М. Василевским и детализированному штабом Ф.И. Толбухина плану прорыв фронта осуществлялся силами 5-й ударной, 2-й гвардейской и 28-й армий на фронте Дмитриевка, Куйбышево, Пе-трополъе протяжением 25 км. Удачный опыт построения заслона от контрударов с севера в июльской операции было решено повторить в августе. Обеспечение ударной группировки возлагалось на 5-ю ударную армию, которая имела задачу наступать в северо-западном направлении, выйти и закрепиться на рубеже Степановка, Амвросиевка, Кутейниково. Развитие удара в западном направлении, на Успенскую и Каракубстрой, возлагалось на 2-ю гвардейскую армию. Успешные действия этой армии должны были обеспечить благоприятные условия для выполнения 28-й армией задачи по окружению и уничтожению противника в районе Таганрога. В свою очередь 28-я армия прорывала фронт в полосе шириной 2,5 км в районе Петрополья. Соединения этой армии ударом в направлении Анастасиевка — Федоровка должны были «смотать» боевые порядки противника перед фронтом левофланговой 44-й армии. Далее предполагалось силами 28-й армии во взаимодействии с 4-м гвардейским кавалерийским корпусом завершить окружение противника в районе Таганрога. Оборонявшиеся на флангах прорыва 51-я и 44-я армии имели задачу активными действиями с ограниченными целями сковывать противника перед своим фронтом.
Эшелон развития успеха Южного фронта составляли 4-й гвардейский Кубанский казачий кавалерийский корпус Н.Я. Кириченко и 4-й гвардейский механизированный корпус. 4-й гв. кавалерийский корпус планировалось ввести в рейд в ночь на четвертый день операции из района Колпаковка, Лисичий, Успенская на Екатериновку и Тельмюново с задачей отрезать пути отхода противника на запад и воспрепятствовать ему занять оборону по р. Сухой Еланчик. В июле 1943 г. 4-й гв. кавалерийский корпус находился в резерве и к операции не привлекался. 4-й гвардейский механизированный корпус, находившийся в подчинении штаба фронта, предполагалось ввести в прорыв на направлении главного удара 5-й ударной армии. Корпус должен был быстрым выдвижением в направлении Колпаковки к исходу первого дня операции овладеть районом Надежного, Колпаковки и Ямщицкого и не допустить организации противником обороны на р. Крынке. В дальнейшем части корпуса должны были развивать успех в направлении Ольгинский, Каракубстрой. С выходом в район Ольгинского мехкорпус смещался в полосу 2-й гв. армии и переходил в подчинение ее командующего.
Помимо отказа от «архитектурных излишеств» в лице разнесения участков прорыва и сковывающего удара план августовского наступления утратил независимость в масштабе фронта. В июле Южный фронт в первую очередь пытался решить локальную задачу разгрома Таганрогской группировки противника. Новое наступление Южного фронта по своему замыслу уже было частью общего наступления Красной армии в южном секторе советско-германского фронта. Поэтому планировалось в первую очередь развивать удары в глубину, а не разворачиваться на юг с целью выхода на коммуникации обороняющегося на Миусе противника. Войска Южного фронта должны были ударом на Сталино с юго-востока во взаимодействии с войсками левого крыла Юго-Западного фронта уничтожить группировку противника в районе Артёмовск, Красный Луч, Горловка.
К 17 августа на правом крыле Южного фронта, в полосе от Лопасскино до Верх. Нагольчик шириной 65 км, занимала оборону 51-я армия. Армия имела в своем составе три стрелковые дивизии, два укрепленных района и одну танковую бригаду. Артиллерия армии насчитывала 330 орудий и 303 миномета.