Предназначенная для усиления Донского фронта 2-я гвардейская армия была направлена в состав Сталинградского фронта и использована для отражения деблокирующего удара Э. фон Манштейна в районе Котельниково. В связи с этим начало операции по ликвидации окруженного под Сталинградом противника было отложено, а войскам Донского фронта была поставлена задача — перейти к обороне по всему фронту окружения и наступательными действиями на отдельных направлениях воспрепятствовать противнику в создании ударной группировки для прорыва из окружения.
К концу декабря 1942 г. угроза деблокирующего удара была ликвидирована. К этому времени фронт советских войск проходил по линии Нов. Калитва, Марковка, Миллерово, Морозовский, Зимовники, на расстоянии 170–250 км от окруженной под Сталинградом группировки противника.
Положение окруженной армии Ф.Паулюса к январю 1943 г. резко ухудшилось. Территория, занимаемая окруженными войсками, значительно сократилась и почти насквозь простреливалась огнем советской артиллерии. В ходе боевых действий в декабре для отражения обжимающих «котел» атак было вынуждено полностью израсходовать все свои резервы и почти все свои дивизии втянуло в первую линию обороны. Запасы боеприпасов, горючего и продовольствия у противника были на исходе.
Расчеты немецкого командования на организацию непрерывного снабжения окруженных войск по воздуху провалились. Привлеченные для этой цели в середине декабря 1942 г. силы транспортной и бомбардировочной авиации, базировавшиеся на аэродромах Тацинская, Морозовский, Чернышковский, Котельниково, Зимовники, Сальск, к январю 1943 г. понесли большие потери от советской авиации и зенитной артиллерии. С потерей в конце декабря вследствие начала «Малого Сатурна» большинства вышеуказанных аэродромов плечо подвоза по воздуху значительно возросло.
Транспортная авиация вынуждена была перенести свои базы в Зверево, Шахты, Каменск-Шахтинский, Новочеркасск, Мечетинская и Сальск, что увеличило расстояние от баз до посадочных площадок 6-й армии на 100 км. В связи с дальнейшим продвижением фронта на запад пришлось отодвинуть базы снабжения еще на 150 км на аэродромы в Артемовске, Горловке, Макеевке и Сталино. Вследствие этого снабжение окруженных в районе Сталинграда войск противника по воздуху значительно ухудшилось и уже ни в коей мере не удовлетворяло их потребностей в продовольствии, боеприпасах и горючем.
Задачу по организации воздушной блокады окруженной вражеской группировки выполняли 16-я, 8-я воздушные армии и часть сил 17-й воздушной армии, войсковая зенитная артиллерия и части корпусного района ПВО (зенитная артиллерия и 102-я истребительная авиационная дивизия ПВО). Способы ее осуществления менялись в зависимости от изменения тактики авиации противника.
К началу января 1943 г. была разработана стройная система осуществления воздушной блокады. Борьба с авиацией противника велась в четырех зонах: на аэродромах за внешним фронтом окружения, в воздухе между внешним и внутренним фронтами окружения, в зоне огня зенитной артиллерии, непосредственно прилегающей к району окружения, и, наконец, в самом районе окруженной группировки. Все это превратило операцию по снабжению 6-й армии Паулюса в избиение транспортной авиации Люфтваффе. Немцами было потеряно 488 самолетов и около 1000 человек летного состава.
Обстановка, сложившаяся к январю 1943 г. на южном крыле советско-германского фронта, не только создала выгодные предпосылки для окончательной ликвидации войск противника, окруженных под Сталинградом, но и требовала решения этой задачи в кратчайший срок. Требовалось высвободить значительные силы советских войск для действий на других направлениях в развернувшемся общем наступлении Красной Армии, а также освободить сталинградский железнодорожный узел и восстановить железнодорожное сообщение с нашими войсками, наступавшими на Ростов и Донбасс. Фактически армия Ф.Паулюса получила свою последнюю задачу: продержаться как можно дольше и тем самым позволить группе армий «Дон» восстановить фронт и избежать окружения отходящей с Кавказа группы армий «А».
Ликвидация окруженной группировки противника была возложена на войска Донского фронта генерал-полковника К.К.Рокоссовского. В подготовке и проведении операции принимал участие представитель Ставки ВГК маршал артиллерии Н.Н.Воронов. Операция получила кодовое наименование «Кольцо».
Окончательный разгром армии Ф.Паулюса предполагалось осуществить традиционным способом: расчленением окруженной группировки на несколько частей с последующим уничтожением каждой из них в отдельности. Тем самым противник лишался возможности маневрировать силами по периметру котла.
Исходя из общего замысла операции, главный удар с целью расчленения окруженной группировки противника на две части намечалось нанести войсками 65-й армии и смежных с ней флангов 21-й и 24-й армий из района юго-восточнее Вертячий в общем направлении на завод «Красный Октябрь» (7 км юго-восточнее Городище). Выбор этого направления обусловливался тем, что здесь была возможность сосредоточить необходимые силы и средства без значительных перегруппировок. Кроме того, на этом направлении оборона немецких войск была наиболее слабой.
Главная ударная группировка, развернувшаяся на 16-километровом фронте, состояла из тринадцати стрелковых дивизий, восьми танковых полков, одной танковой бригады, сорока четырех артиллерийских, пяти минометных, восьми гвардейских минометных полков и четырех тяжелых гвардейских минометных бригад. Всего на направлении главного удара было сосредоточено 33 % всех стрелковых дивизий, 50 % артиллерийских, 57 % гвардейских минометных и 75 % танковых полков.
Это позволило на направлении главного удара создать значительные плотности сил и средств. В полосе 65-й армии на одну дивизию приходилось 1,5 км фронта. На 1 км фронта наступления приходилось 135 орудий и минометов и 10 танков. На 9-километровом участке прорыва армии артиллерийская плотность была доведена до 167 орудий и минометов на 1 км фронта.
Второй удар наносился смежными флангами 64-й и 57-й армий из района Варваровки в общем направлении на ст. Басаргино с целью прорыва вражеской обороны на р. Червленная и развития наступления в тыл западной части группировки немецких войск с целью ее отсечения и уничтожения. В дальнейшем удар этих армий должен был слиться с основным ударом, наносимым главной ударной группировкой фронта. В состав второй ударной группировки входило пять стрелковых дивизий, две стрелковые и три танковые бригады, три танковых, девятнадцать артиллерийских, один минометный и два гвардейских минометных полка и одна гвардейская тяжелая минометная бригада.
66-я и 62-я армии должны были нанести удары по сходящимся направлениям на Городище с целью отсечения и уничтожения северо-восточной группировки противника.
Все армии фронта, за исключением 24-й, были построены в два эшелона. 24-я армия была построена в один эшелон.
В целях дезориентации немецкого командования о направлении главного удара командованием Донским фронтом была осуществлена имитация сосредоточения крупной группировки за левым флангом 24-й армии в районе Самофаловки. Для этой цели были использованы макеты танков и орудий.