Для активизации действий 60-й армии она получила от 40-й армии 22-километровый участок фронта на правом берегу Дона от села Костенки до населенного пункта Семидесятское. Вместе с ним в состав 60-й армии были переданы и находившиеся на этом рубеже несколько соединений 40-й армии. Это были 141-я стрелковая и 10-я артиллерийская дивизии, 253-я стрелковая, 86-я (5 КВ и 6 Т-34 на 16.01.1943 года) и 150-я танковые бригады (7 танков Т-34 на 24.01.1943 года) и переданная из резерва фронта 322-я стрелковая дивизия. В свою очередь, состав 40-й армии был пополнен 183, 309-й стрелковыми дивизиями и 129-й стрелковой бригадой. Кроме того, наконец-то прибыл поступивший в оперативное подчинение 40-й армии 4-й танковый корпус генерал-майора А. Г. Кравченко.
На направлениях ударов армий было сосредоточено 72 % стрелковых войск, 90 % артиллерийских средств и все имевшиеся танковые соединения. На северном участке прорыва шириной в 18 км в первом эшелоне 13-й армии развертывались четыре стрелковые дивизии, 118-я танковая бригада и три танковых полка: 42, 43, 193-й, во втором эшелоне — три стрелковые дивизии и 129-я танковая бригада. 118-я танковая бригада (на 26 января имела 7 КВ, 21 Т-34, 18 Т-70) придавалась 307-й стрелковой дивизии, 42-й танковый полк (на 26 января имел 15 Т-34, 10 Т-70) — 148-й стрелковой дивизии, 43-й танковый полк — 8-й стрелковой дивизии, 193-й танковый полк (5 Т-34) — 132-й стрелковой дивизии. Рядом находился резерв фронта — две стрелковые дивизии и танковый корпус. Это позволило добиться превосходства в силах и средствах над противником по личному составу в 4,7 раза, а по артиллерии — в 9 раз.
В полосе 40-й армии предполагалось продолжать наступление на широком фронте, концентрируя основные усилия на 30-километровом участке. В первом эшелоне планировалось использовать пять стрелковых дивизий, стрелковую и две танковые бригады, а также приданный армии 4-й танковый (впоследствии — 5-й гвардейский) корпус генерала А. Г. Кравченко. Соединения первого эшелона имели полосы наступления шириной от 6 до 12 км. Самыми узкими — 6 и 8 км — они были у 309-й и 107-й стрелковых дивизий, действовавших в центре оперативного построения армии. Это и было направление главного удара.
Следует отметить, что, несмотря на это, ни 309-я, ни 107-я стрелковые дивизии не были усилены танками. Зато на их участках наступал 4-й танковый корпус. Он действовал совместно со стрелковыми соединениями первого эшелона, так как оборона противника в полосе армии была слабо развита. Так или иначе, на 1 км фронта прорыва 40-я армия имела очень мало танков — в среднем по 8,2. Недостаточной была сначала и артиллерийская плотность — около 40 орудий (и минометов) на 1 км фронта. Но затем она значительно возросла, так как из 60-й армии в ходе операции возвратилась 10-я артиллерийская дивизия.
