反攻之前，在斯大林格勒方向上红军与敌人军队的部署如下：西南方面军（第2l集团军、近卫第1集团军、坦克第5集团军、航空兵第2和第17集团军）在顿河左岸巴甫洛夫斯克至克列茨卡亚250公里的地带上展开。谢拉菲莫维奇西面和西南面地域的右岸登陆场集结了重兵。该方面军编成内有18个步兵师，三个坦克军，2个骑兵军，1个坦克旅，1个摩托化步兵旅，3个坦克团，1个摩托化团，1个炮师（共8个团），1个歼击旅，59个炮兵团和迫击炮团。
西南方面军要对付意大利第8集团军和罗马尼亚策3集团军的21个师和2个旅。
11月19日前，在西南方面军地带兵力和兵器（航空兵除外）比例如下：
兵力 和 兵器 苏军 敌军 比例
部队人数（单位：千） 399 432 1：1·1
火炮和迫击炮（门） 5888 4360 1·4：1
坦克和强击炮（辆、门） 728 255 2·8：1
敌人在人数上占有一些优势，但坦克、火炮和迫击炮较少。
顿河方面军（内含第65、24、66集团军和航空兵第16集团军）在克列茨卡亚至耶尔佐夫卡150公里长的地带上作战。该方面军拥有的登陆场在顿河有岸克列茨卡亚、诺次格里戈里耶夫斯卡亚和锡罗京斯卡亚地区。方面军编成内有24个步兵师，1个坦克军，6个坦克旅，2个筑垒地地域，40个炮兵团和迫击炮团。顿河方面军要对付德军第6集团军的10个师。
11月19日前，在顿河方面军地带兵力和兵器（航空兵除外）比例如下：
兵力 和 兵器 苏军 敌军 比例
部队人数（单位：千） 296·7 200 1·5：1
火炮和迫击炮（门） 4682 1980 2·4：1
坦克和强击炮（辆、门） 280 280 1：1
敌人在人数、火炮和迫击炮数量上都不如苏军。
斯大林格勒方面军（内含第62、64、57、51、28集团军和航空兵第8集团军）在斯大林格勒北郊至阿斯特拉罕450公里长的地带上展开。当时第62和64集团军继续坚守斯大林格勒城，而第57、51和28集团军从西面掩护斯大林格勒至阿斯特拉罕的伏尔加河下游。方面军编成内有24个步兵师，17个步兵、歼击和摩托化步兵旅，1个机械化军，1个坦克军，1个骑兵军，7个筑垒地域，63个炮兵团和迫击炮团。
斯大林格勒方面军要对付德军第9集团军的部分兵力和整个坦克第4集团军，以及罗马尼亚第4集团军，共19个师。
11月20日前，在斯大林格勒方面军地带上兵力和兵器（航空兵除外）比例如下：
兵力 和 兵器 苏军 敌军 比例
部队入数（单位：千） 410·4 379·5 1·1：1
火炮和迫击炮（门） 4931 3950 1·2：1
坦克和强击炮（辆、门） 455 140 3·2：1
应当指出的是，充足的弹药供应保证了苏军在斯大林格勒附近的反攻。战役前，斯大林格勒方向各方面军拥有600万发炮弹和地雷，3亿8千万发步兵武器子弹，120万颗手榴弹。在战役过程中，大批的弹药源源不绝地运到这里。1942年11月19日—1943年2月2日这段时间内，各方面军进攻部队共消耗近750万发炮弹和迫击炮弹，步兵武器子弹近2亿2千8百万发。炮兵元帅H·Д·雅科夫列夫在自己的回忆录中写道：“在斯大林格勒战役中弹药消耗量之大是过去战史中所没有的，这个数大约是第一次世界大战期间整个俄国军队消耗量的三分之一”。
苏军在这里占有全面优势。
正像所指出的，苏军的反攻计划规定对向心方向实施突击，首先包围斯大林格勒城下的敌重兵集团，尔后加以歼灭。在北面地段上，由П·Л·罗曼年科中将指挥的坦克第5集团军和由N·M·奇斯佳科夫少将指挥的第21集团军组成的西南方面军突击集团实施主要突击。从谢拉菲莫维奇西南面登陆场和克列茨卡亚地区发起进攻后，这支部队应突破罗马尼亚第3集团军的防御，以自己的快速兵团在通往卡拉奇的总方向上疾速朝东南发展进攻。
为了在战役上保障突击集团从西和西南面实施行动，西南方面军的一部分兵力，即近卫第1集团军的左翼部队和坦克第5集团军右翼各兵团的任务是实施辅助突击，形成合围敌集团的对外正面。战役的第三天，这些部队应前出到韦申斯卡亚——博科夫斯卡亚一线，然后沿奇尔河前出至上奇尔斯卡亚，其目的是预防敌人可能进行的反突击。
顿河方面军在两个方向实施辅助突击：以П·N·巴托夫中将为司令员的第65集团军部分兵力从克列茨卡亚附近登陆场向东南方向的韦尔佳奇（包括克列汉卡亚、文采、罗季诺夫、韦尔佳奇）实施突击；以N·B·加拉宁少将为司令员的第24集团军左翼兵力沿顿河左岸从卡恰林斯卡串地区向南朝韦尔佳奇总方向实施突击。这两个集团军的行动目的是包围顿河小弯曲部的敌军，切断其与斯大林格勒地区主要集团的联系。在斯大林格勒以北作战的以A·C·扎多夫少将为司令员的第66集团军各兵团和部队受领的任务是主动出击牵制抵抗的敌军。
斯大林格勒方面军突击集团（第51、57、64集团军）应在西北方向的伊万诺夫卡——巴尔曼察克湖战线向苏维埃村、卡拉奇展开进攻，并于进攻的第二天同西南方面军部队会合。与此同时，以H·N·特鲁法诺夫少将为司令员的第5l集团军从萨尔帕湖、察察湖和巴尔曼察克湖地区实施突击落，而第64集团军与以Ф·N·托尔布欣少将为司令员的第57集团军右翼各兵团配合在西北方向的伊力诺夫卡地区实施突击。从南面包围敌集团。
第62集团军的任务是继续牵制城市中的敌人，以B·Ф·格拉西缅科中将为司令员的第28集团军的任务是掩护阿斯特拉罕方向。
集结在斯大林格勒以北和以南的苏军两个突击集团应在歼击敌翼侧部队后，向卡拉奇城总方向上发展进攻，以包围行动完成对德国法西斯军队斯大林格勒集团的合围。
由K·H·斯米尔诺夫和克拉索夫斯基空军少将指挥的航空兵第2和第17集团军应支援西南方面军地面进攻部队的行动；由T·T·赫柳金空军少将指挥的航空第8集团军支援斯大林格勒方面军，由C·N·鲁坚科空军少将指挥的航空兵第16集团军支援顿河方面军的地面部队。
在战役准备时，特别注重了保障参加反攻的各方面军的密切协同。前面已提到过大本营代表同西南方面军、顿河方面军和斯大林格勒方面军首长进行过协商会议。11月4日，在西南方而军第21集团军举行了一次类似的磋商会议，顿河方面军司令员参加了会议。曾任第65集团军司令员的П·N·巴托夫大将在自己的回忆录谈道：
“1942年11月4日，在奥尔洛夫所基农庄召开了一次各方代表会议，出席的代表有：Г·K·朱可夫；K·K·罗科索夫斯基、H·H·沃罗诺夫、H·Ф·瓦图丁、两个方面军的军事委员A·N·基里琴科和A·C·热尔拉夫，以及总参谋部的一些将军。
听取各集团司令员的报告。最后视察整个北翼突击集团的部队。
轮到了第65集团军。我简短地报告了集团军各部队所采取的各项措施，登陆场的特征。当转到作战情况时，我谈了以下意见：
为了珍惜时间，请允许立即开始谈谈对第65集团军前线敌情所得出的结论”。
П·N·巴托夫把前一天捉到的敌俘虏的供词放到桌上。
“罗科索夫斯基俯下身向大本营代表说了几句，向四周扫了一眼，赞成地点了点头。他的淡蓝色眼睛充满喜悦。朱可夫读完这些供词后，快步走向电话机，用直通线要大本营。过了一分钟，他向最高统帅汇报：
您关于在克列茨卡亚方向两个敌集团军存在接合部的推测得到了证实。巴托夫这里的侦察兵捉到了德军第376师和罗马尼亚第3师的士兵。
电话听筒里传出了带有东部口音的声音：“对这一情况我很高兴，我祝同志们成功，问大家好”。
П·N·巴托夫继续指出，己通知他11月17日是进攻的最后期限。“决定在这一天组织指挥人员进行战役演练。我们都集中到顿河边德鲁任宁斯基高地的斜坡上。我们的头顶上由工兵铺架的伪装网在寒风中剧烈颤动。在模型周围打开了可预防急袭射击的遮板。在五十米至六十米内设有若干光学观察镜及观察员。这里非常方便：能让每一位指挥员从模型掩体走到炮队镜旁边实地观察自己的方向和在规定时间内到达地区。
各集团军指挥部的军官、东部各兵团及加强部队的指挥员、政治部主任和友邻集团军的代表都参加了演练。在这里集中着两天后就要去夺取胜利的同志，现在他们的最后一次估量一下自己的力量，并在集团军总的战役蓝图中考虑自己的作战行动”。
反攻准备在所有的三个方面军部队（斯大林格勒方面军、西南方面军、顿河方面军）中进行。战斗训练与当前要完成的任务直接联系起来。在各师和各部队中，都对前沿认真组织了军队、工程和炮兵侦察，有的还进行战斗侦察。这样，成功地发现了敌人的火力配系，查明了敌人可能占据的第一阵地或将自己兵力撤向防御纵深的情况。这些情报在实施突击时对引导苏军炮兵和航空兵火力起了作用。例如，西南方面军坦克第5集团军进攻地带上侦察判明，在该集团军部队当面仅设置有战斗警戒，而敌人将防御前沿移到纵路2—3公里处。炮火准备组成表得到了必要的修正。11月19日，斯大林格勒方面军用战斗侦察发现，在第51集团军方面出现了从高加索调来的罗马尼亚骑兵第5师。
我方非常注重对颓出发地域至防御前沿的路线实施侦察，而在地图上研究通往受领任务全纵深的地形。各师长与营团指挥显一起勘察地形，�