Замыслом наступательной операции под кодовым наименованием «Синяя» предусматривалось:
главный удар нанести силами 4 ТА в направлении Щигры — Воронеж, разгромить противостоящие войска Брянского фронта и овладеть г. Воронеж. Силами 2А с частью сил 55 ак обеспечить левый фланг ударной группировки 4 ТА; с этой целью, развивая наступление в направлении Долгое — Тербуны — Воронеж, создать фронт обороны по рубежу Ливны — Воронеж. Силами 2А венг. с 7 ак обеспечить правый фланг ударной группировки 4 ТА, для чего, развивая наступление в направлении Щигры — Старый Оскол, создать фронт обороны по рубежу сев. НП Ржава — Старый Оскол; в дальнейшем развивать наступление в направлении южнее Воронеж до г. Лиски (в 1928—1943 гг. назывался г. Свобода).
Другой удар нанести силами ударной группировки 6А в направлении Волчанск — Лиски, частью сил — на Старый Оскол для соединения с частями 2А венг. и окружения войск 40А Брянского фронта и 21А Юго-Западного фронта в районе западнее г. Старый Оскол; соединениями правого фланга 6А после прорыва ударной группировкой обороны Юго-Западного фронта использовать ее успех и перейти в наступление в общем наступлении на г. Россошь. Результатом операции должен был стать разгром войск левого фланга Брянского и правого фланга Юго-Западного фронтов и выход войск левого фланга группы армий «Юг» (группа армий «Б») на рубеж Трудк — Тербуны — Воронеж — Лиски — Валуйки — Купянск.
Наступательную операцию (кодовое наименование «Клаузевиц») планировалось провести после достижения цели первой операции силами группы армий «Б» и 1 ТА группы армий «А». Замыслом операции предусматривалось: силами 4 ТА и подвижных войск 6А нанести главный удар в общем направлении Воронеж — Острогожс — Кантемировка. Одновременно силами 1 ТА нанести другой удар с рубежа Славянск — Артемовск в направлении Старобельск — Кантемировка. Стремительным продвижением упредить отвод войск Юго-Западного фронта с обороняемых рубежей и совместными усилиями двух ударных группировок, соединившихся в районе Кантемировка, окружить войска Юго-Западного фронта. В дальнейшем, уничтожая окруженную группировку и не имея перед собой войск, способных к организованному сопротивлению, развивать силами подвижных объединений стремительное наступление на Сталинград и на Кавказ.
Группировка советских войск, противостоявших группе армий «Юг» (в дальнейшем группы армий «Б» и «А»), включала объединения:
части сил Брянского фронта, противостоявшие 55 ак, 2А, 4 ТА, 2А венг., и 13А, оборонявшуюся в полосе Трудки — иск. Долгое;
40А, оборонявшуюся в полосе Долгое — иск. Ржава;
Юго-Западного фронта, противостоявшие 6А, 1 ТА, и 21А, оборонявшуюся в полосе НП Ржав — вост. НП Николаевка;
28А, закончив 26 июня оборонительные бои, закреплялась на новом рубеже обороны вост. НП Николаевка — Двуречная;
38А закончила 26 июня отход после тяжелых боев на рубеж обороны по восточному берегу р. Оскол иск. Двуречная — Боровая;
9А, оборонявшуюся в полосе Боровая — Красный Лиман;
Южного фронта, противостоявшие 17А, и 37А, оборонявшуюся в полосе иск. Красный Лиман — Попасная;
12А, оборонявшуюся в полосе иск. Попасная — Дебальцево;
18А, оборонявшуюся в полосе иск. Дебальцево — 20 км южн. Красный Луч;
56А, оборонявшуюся в полосе 20 км южн. Красный Луч — иск. Таганрог;
24А в районе сосредоточения вост. г. Ворошиловград.
Вынужденный переход советских войск к обороне на юго-западном направлении имел целью удержать занятые рубежи обороны и, сдерживая наступление противника, подготовить фронтовые оборонительные рубежи и стратегические оборонительные рубежи, обеспечить в случае прорыва противника развертывание на них сформированных резервных объединений и упорной обороной остановить противника на этих рубежах.
Замысел действий войск Брянского и Юго-Западного фронтов заключался в упорном удержании главной полосы обороны с выдвижением на опасные направления, на которых наметился или осуществлен противником прорыв обороны, фронтовых резервов для наращивания усилий или нанесения контрударов. В случае глубокого вклинения и опасности охвата или окружения войск предусматривался их отвод на фронтовой оборонительный рубеж Б. Верейка — Турово — Алексеевка — Ровенки — Мостки — Трехизбенка, на который заблаговременно выводилось полевое заполнение — части 5 укрепленных районов.
В составе 13 и 40А имелось: в первом эшелоне обороны армий сд — 11, тбр — 3, сбр — 2; во втором эшелоне на рубеже по р. Кшень сд — 2, сбр — 1.
В резерве Брянского фронта в районах сосредоточения за оперативным построением 13 и 40А находилось тк — 2, кк — 1, сд — 1, тбр — 2, а на тульском направлении — 5 ТА, тк — 1, кк — 1.
В составе 21, 28 и 38А насчитывалось сд — 18, тбр — 5, сбр — 1, тк — 3, кк — 1.
В резерве Юго-Западного фронта находилось тк — 3, сд — 1 с большим некомплектом личного состава, вооружения и боевой техники.
Соотношение сил группировок советских и германских войск, которые приведены выше, было следующим:
Советские войска Германские войска Соотношение
Расчетные дивизии 103,5 91,5 1,13:1