Do kết quả của Chiến dịch Sao Thiên Vương, ngày 24 tháng 11 năm 1942, 17 sư đoàn thuộc Tập đoàn quân và 5 sư đoàn thuộc Tập đoàn quân xe tăng 4 (Đức) cùng một sư đoàn Romania đã lọt vào vòng vây của quân đội Liên Xô tại khu vực phía Tây Bắc Stalingrad trong một khu vực có diện tích rộng khoảng 1.500 km2 và thường xuyên bị pháo binh Liên Xô bắn phá.[5] Khi nhận được báo cáo khẩn cấp về tình hình nguy ngập của Tập đoàn quân 6 kèm theo bức điện của Friedrich Paulus, Hitler đã bác bỏ ngay ý định tháo chạy của Friedrich Paulus và ra lệnh:

Cuộc phản công mà Hitler nói đến là chiến dịch "Bão mùa Đông" được thực hiện vào giữa tháng 12 năm 1942 bởi Cụm tập đoàn quân Sông Đông mới được thành lập do thống chế Erich von Manstein chỉ huy.[7]

Ngày 24 tháng 11 năm 1942, Hitler lấy tư cách Tổng tư lệnh lục quân Đức đã ra lệnh tách cánh Nam của Cụm tập đoàn quân B ra để thành lập Cụm tập đoàn quân Sông Đông gồm Cụm quân Stalingrad đang bị vây ở Tây Bắc Stalingrad, Cụm tác chiến Hollidt (một phần cánh Bắc của Cụm tập đoàn quân B) và Cụm quân Hoth (nguyên là Tập đoàn quân xe tăng 4, được tăng cường quân đoàn xe tăng 57 của Tập đoàn quân 11). Bộ tư lệnh Cụm tập đoàn quân này được thiết lập dựa trên một phần cơ quan chỉ huy - tham mưu của Tập đoàn quân 11 (Đức) vốn đang hoạt động tại bán đảo Krym và bán đảo Taman.[8] Việc thành lập Cụm tập đoàn quân Sông Đông không chỉ nhằm giải vây cho Cụm quân Đức tại Stalingrad mà còn yểm hộ tích cực cho sườn trái của Cụm tập đoàn quân A đã tiến đến chân núi phía Bắc của dãy Kavkaz.

Cũng vào thời điểm này, Bộ Tổng tư lệnh quân đội Liên Xô đã xây dựng kế hoạch Chiến dịch Cái Vòng và kế hoạch Chiến dịch Sao Thổ. Chiến dịch Sao Thổ dự kiến sử dụng Phương diện quân Tây Nam và cánh trái của Phương diện quân Voronezh mở một đòn đột kích lớn từ khu vực Minlerovo tấn công thẳng hướng Nam đến Rostov-na-Donu, đánh vào phía sau lưng toàn bộ cánh quân Đức ở phía Nam mặt trận Xô-Đức. Mục tiêu của chiến dịch này không chỉ là cô lập sâu hơn nữa cánh quân của Friedrich Paulus mà còn cắt đường rút lui của Cụm tập đoàn quân A (Đức) về phía Tây, hình thành tại khu vực Bắc Kavkaz và vùng thảo nguyên Kuban một "cái chảo" còn lớn hơn cái chảo ở Stalingrad.[9] Mặc dù đã được phê chuẩn ngày 2 tháng 12 năm 1942 nhưng đến ngày 13 tháng 12, khi phát hiện Cụm tập đoàn quân Sông Đông (Đức) mở cuộc tấn công, Bộ Tổng tư lệnh quân đội Liên Xô đã ra lệnh tạm hoãn "Chiến dịch Cái Vòng" và thu hẹp phạm vi chiến dịch Sao Thổ, không tấn công về hướng Nam đến Rostov-na-Donu mà tấn công sang hướng Đông Nam, vào hướng Morozovsk và Tormosin, vào hậu cứ của cánh quân đi mở vây của thống chế Erich von Manstein; đồng thời, tổ chức tăng viện cho Phương diện quân Stalingrad phòng ngự tích cực tại khu vực Kotenikovo.[10]

Cùng với việc Cụm tập đoàn quân Sông Đông (Đức) chuẩn bị phản công, những thất bại trong việc nới rộng vòng vây bên ngoài của các phương diện quân Tây Nam và Stalingrad cùng với việc ước đoán sai quân số của quân Đức bị vây ở phía Tây Stalingrad dẫn đến các trận đánh ban đầu nhằm tiêu diệt cụm quân này không thành công cũng là những nguyên nhân khác khiến Bộ Tổng tư lệnh quân đội Liên Xô phải thay đổi kế hoạch.[11]