Действия наземных войск фронта поддерживались с воздуха 16-й воздушной армией генерал-майора авиации С.И.Руденко.
Следует отметить, что идеей разделения наступления на «танковое» и «пехотное» был пронизан не только план наступлений на московском и сталинградском направлениях, но и сам «Уран». Бедная тыловыми коммуникациями местность отдавалась для наступления преимущественно подвижными соединениями, а район с лучше развитой транспортной сетью получал больше стрелковых соединений. Наступавшие с рубежа озер южнее Сталинграда армии имели в своем составе мало стрелковых дивизий, но именно здесь были использованы механизированные корпуса — наиболее сильные на тот момент самостоятельные танковые соединения Красной Армии. Напротив, к северу от города танковая армия имела в своем составе целых шесть стрелковых дивизий и два танковых корпуса. Такая дифференциация состава ударных группировок облегчала сосредоточение войск в подготовительный период и само ведение операции.
В целом план операции «Уран» был простым и даже изящным. От участков прорыва на реке Дон к северу от Сталинграда и от цепочки озер к югу от города наступающие армии расходились веером, образуя внешний и внутренний фронт окружения противника. Середину «веера» образовывали обладавшие наибольшей пробивной силой танковые и механизированные корпуса. Они должны были первыми прорваться навстречу друг другу и не позволить противнику, так или иначе, удержать «коридор», связывающий с основными силами группы армий. На ближайших к городу флангах ударных группировок находилась наименее подвижная пехота. Внешний фронт окружения образовывали кавалерийские соединения. Последние не обладали большой пробивной силой, но меньше зависели от тылов и могли устойчиво продвигаться в глубь степи, отодвигая как можно дальше от окружаемой армии Паулюса исходные позиции возможного деблокирующего удара.
Разумеется, передвижения советских войск в подготовительный период контрнаступления под Сталинградом были замечены немцами. Начиная с середины октября командование группы армий «Б» получило множество сведений о концентрации советских войск в районе Саратова, что могло свидетельствовать о подготовке наступления на сталинградском направлении. К 3 ноября разведка сообщала, что советские войска готовятся к наступлению против 3-й румынской армии. Было отмечено также интенсивное строительство переправ, что не могло быть полностью объяснено необходимостью улучшения снабжения войск.
Однако все эти неизбежно просачивавшиеся к немцам данные были ими неправильно интерпретированы. В это же самое время немецкой разведке удалось получить сведения о готовящемся наступлении против Ржевского выступа — операции «Марс». Немецкие аналитики считали для Красной Армии невозможным проведение одновременно двух крупных наступательных операций на двух операционных направлениях. Также справедливо указывалось, что московское направление более привлекательно для советского командования по возможностям развития наступления на Смоленск или даже в тыл группе армий «Север». Еще одним аргументом была слабая дорожная сеть в южном секторе фронта. Вследствие этого крупное наступление должно было столкнуться с трудностями снабжения.
Как уже было сказано выше, советскому командованию удалось решить эти проблемы и организовать два крупных наступления за счет асимметричного перераспределения сил пехоты и танков. На московском направлении концентрировалась пехота для позиционных боев, а на сталинградском — самостоятельные механизированные соединения для маневренной войны. Концентрация танковых соединений позволяла привлечь к проведению операции «Уран» меньшее число пехотных соединение и тем самым меньше нагружать дорожную сеть.
Те данные, которые не могли быть проигнорированы, были просто неверно истолкованы получателями разведсводок. Подготовка советского наступления против 3-й румынской армии была очевидной. Однако считалось, что основной целью этого наступления будет прерывание железной дороги, подходящей к Сталинграду с запада. Немецкие аналитики считали, что такое наступление могло быть предпринято Красной Армией с ограниченной целью: заставить 6-ю армию отвести свои главные силы от самого Сталинграда. C целью парирования этого наступления немецкое командование вывело в резерв управление XXXXVIII танкового корпуса генерала Гейма, которому были подчинены 22-я танковая дивизия и 1-я румынская танковая дивизия.
В связи с неготовностью авиации начало операции «Уран» было отложено с первоначально назначенных дат. В окончательном варианте наступление Юго-Западного и Донского фронтов было решено начать 19-го, а Сталинградского фронта — 20 ноября.