Оборона плацдарма опиралась на два оборонительных рубежа. Первый из них, являясь главной позицией обороны немцев, составлял внешний обвод плацдарма и проходил по линии река Вильная, Васильевский, станция Янцево, Григорьевка, Мало-Екатериновка. От восточных окраин Запорожья передний край рубежа был удален на 12–18 км. У переднего края проходил сплошной противотанковый ров шириной 5–6 м и глубиной до 3–4 м. На отдельных участках этот ров был затоплен водой. Непосредственно за противотанковым рвом начинался передний край главной оборонительной полосы с глубоко развитой системой дзот, непрерывных траншей, бомбоубежищ и блиндажей. Огневые точки, дзот и блиндажи располагались в шахматном порядке на глубину в 1,5–2 км; на отдельных, наиболее важных участках насыщенность ими доходила до 20–25 сооружений на 1 км фронта. Немцы построили здесь особо прочные подземные убежища типа «катакомб», глубина которых доходила до 7 м. Некоторые убежища были рассчитаны на то, чтобы вместить несколько сот человек. Наиболее важные направления на внешнем обводе были усилены проволочными заграждениями и широко развитыми минными полями. Фланги рубежа прикрывались на севере Днепром и на юге днепровскими плавнями. Северный фас обвода был усилен затопленной долиной р. Вильная.
Перед внешним обводом на несколько километров вперед было создано предполье, куда были вынесены сильные опорные пункты, разбросанные на всю глубину его. Все населенные пункты на подступах к внешнему обводу были приспособлены к круговой обороне.
Второй рубеж, составляя внутренний оборонительный обвод, примыкал непосредственно к восточным окраинам Запорожья и его предместий. Передний край проходил по линии: южнее Павло-Кичкасс, восточная окраина Запорожья, балка Виноградная, севернее Балабино. Для обороны плацдарма противник сосредоточил шесть пехотных дивизий (123, 125, 294, 304, 333, 335-ю), 16-ю танковую дивизию, отдельный танковый батальон и другие средства усиления. Группировка насчитывала 35 тысяч личного состава, 590 орудий, 415 минометов, 200 танков и штурмовых орудий.
Днем 13 октября на передовом наблюдательном пункте командующего фронтом состоялось заседание Военного совета, на котором рассматривался вопрос о ночном штурме Запорожья.
«Ночной штурм, — вспоминал маршал Советского Союза Р.Я. Малиновский, — в котором участвовало бы такое большое количество войск, проводился впервые в Великой Отечественной войне. Это обстоятельство смущало некоторых участников Военного совета, и, когда был отдан приказ о ночном штурме Запорожья, на наблюдательном пункте, где шел оживленный обмен мнениями, воцарилась томительная тишина. Наконец, ее нарушил уверенный голос командующего 8-й гвардейской армией генерала В.И. Чуйкова: „Решение правильное. Возьмем Запорожье“. Его поддержали командиры подвижных корпусов, а затем все присутствующие здесь генералы и офицеры».
Выделенные для ночного штурма Запорожья три армии (3-я, 8-я гвардейские и 12-я армии), 1-й гвардейский механизированный и 23-й танковый корпуса превосходили противника в живой силе в 2,2 раза, в артиллерии — в 2,1 раза, в танках и САУ — в 1,6 раза.
Войскам были поставлены следующие задачи: «Наступая с 22 часов с трех направлений: с северо-востока, востока и юго-востока, ночью решительно штурмовать город и к рассвету 14 октября овладеть им, ликвидировав запорожский плацдарм». КП и НП были максимально приближены к войскам, чтобы четко управлять ими, не допустить перемешивания частей, поскольку пехота и танки ночью наступали по сходящимся направлениям. Управление войсками осуществлялось путем личного общения и через офицеров связи. Направление атаки и взаимодействие пехоты с танками осуществлялось посредством трассирующих пуль и ракет.
Все части, участвовавшие в штурме, были подготовлены к боевым действиям ночью. Обучались умению в темноте быстро наступать, смело и бесшумно атаковать, неотступно преследовать врага. Ночные учения относились ко всем родам войск; этим действиям учились и танкисты, и артиллеристы. Учили войска глубокому проникновению с боем в тыл противнику, умению пользоваться для сохранения направлений створными световыми сигналами, а для целеуказания — ракетами и трассирующими пулями. Войска осваивали световые и звуковые сигналы взаимодействия, учились определять в темноте своих. Занятия велись напряженно, в усиленном темпе. Для обучения всех войск командующие армиями и командиры соединений производили частую смену резервных полков частями с переднего края.
Большая роль в ночном штурме Запорожья отводилась 23-му танковому корпусу под командованием генерала Е.Г. Пушкина. Экипажи танков изучили направление атак на местности, для боев в городе были выделены специальные танковые десанты и штурмовые группы. Саперы подготовились к преодолению войсками противотанкового рва.