В соответствии с планом операции Юго-Западному фронту предстояло нанести главный удар с плацдармов в районах Серафимович и Клетской, силами двух армий (5-й танковой и 21-й) прорвать оборону противника, разгромить правофланговые соединения 3-й румынской армии и, развивая наступление в юго-восточном направлении, к исходу третьего дня выйти в район Калача и Советского, где и соединиться с войсками Сталинградского фронта, наносившими встречный удар. С целью обеспечения ударной группировки фронта с запада 1-я гвардейская армия частью сил должна была в то же время нанести удар в юго-западном направлении, выйти на рубеж рек Кривая и Чир и создать там внешний фронт окружения. Прикрытие и поддержка войск Юго-Западного фронта с воздуха возлагались на 17-ю и 2-ю воздушные армии. Кроме того, здесь же намечалось использовать авиацию дальнего действия.
Перед Сталинградским фронтом ставилась задача нанести главный удар из района Сарпинских озер силами трех армий (51, 57, 64-я), прорвать оборону 6-го румынского армейского корпуса и разгромить его. Затем, развивая наступление на северо-запад в общем направлении на Советский, к исходу второго дня операции соединиться здесь с войсками Юго-Западного фронта и завершить окружение сталинградской группировки противника. Чтобы обеспечить действия ударной группировки с юго-запада, фронт получил приказ частью сил наступать в направлении Абганерово, Котельниково с целью создания внешнего фронта окружения. Прикрытие и поддержка ударной группировки Сталинградского фронта с воздуха возлагались на 8-ю воздушную армию.
Донской фронт должен был нанести удары с плацдарма в районе Клетской силами 65-й армии и из района Качалинской — вдоль левого берега Дона — 24-й армии по сходящимся направлениям на Вертячий с задачей окружить и уничтожить группировку противника, оборонявшуюся в малой излучине Дона. Войска фронта поддерживала 16-я воздушная армия.
Решения, принятые командующими войсками фронтов, соответствовали тем задачам, которые поставила Ставка ВГК. Однако сложившаяся к тому времени обстановка заставила их внести некоторые изменения в первоначально намеченные направления главных ударов, уточнить участки прорыва и состав ударных группировок армий. С учетом данных разведки о состоянии обороны противника оперативное построение фронтов было одноэшелонным, а выделенные резервы — незначительными. В своих решениях командующие войсками фронтов основной упор сделали на высокие темпы прорыва обороны противника и развитие стремительного наступления в ее оперативной глубине. Для этого силы и средства массировались на направлениях главных ударов, армиям придавались для усиления почти все подвижные соединения и основная масса артиллерии РВГК, участки прорыва назначались неширокими и были удалены друг от друга на 15–20 км.
