Quân đội Nhân dân Việt Nam

Gồm ba đại đoàn bộ binh:

• Đại đoàn 320 đánh địch từ thị xã Hòa Bình đến Trung Hà và hai bên tả, hữu sông Đà
• Đại đoàn 308 sẵn sàng chiến đấu
• Đại đoàn 304 đánh địch ở phía nam Hòa Bình, tiêu diệt một số điểm cao, cắt đường vận chuyển của Pháp trên đường số 6 để phối hợp với các đại đoàn 308, 312 hoạt động trên tuyến sông Đà và vùng thị xã Hòa Bình.

Đại đoàn công binh-pháo binh 351 và lực lượng vũ trang địa phương phối hợp với chiến dịch, các Đại đoàn 316, 320 được lệnh tiến sâu vào vùng quân đội Pháp tạm chiếm ở đồng bằng Bắc Bộ, cùng lực lượng vũ trang địa phương đánh Pháp, hỗ trợ nhân dân nổi dậy, phá tề, trừ gian, mở rộng du kích. Đại đoàn 316 được phối thuộc trung đoàn 246, phối hợp với bộ đội địa phương hoạt động ở Bắc Giang, Bắc Ninh. Trung đoàn 98 thâm nhập vào vùng địch hậu Bắc Ninh. Trung đoàn 174 đánh từ một đến hai vị trí ở tuyến ngoài. Trung đoàn 176 bố trí giữ mặt Lạng Sơn.

Ý định của Bộ chỉ huy chiến dịch là tập trung binh lực hỏa lực đột phá khu phòng ngự sông Đà, đánh một trận mở màn quyết định, tiêu diệt bộ phận sinh lực địch, mở đường giao thông vận chuyển chiến dịch, đồng thời tạo thế phát triển thuận lợi cho chiến dịch. Đợt đầu tiên nhằm đánh tiêu diệt cụm cứ điểm Tu Vũ, núi Chẹ, nằm trong tuyến phòng thủ phân khu sông Đà của Pháp và là hướng chủ yếu của chiến dịch. Phương châm là "đánh điểm diệt viện", kết hợp chặt chẽ đánh công kiên với đánh phục kích giao thông, tiêu diệt quân viện trên sông, trên bộ, vận dụng linh hoạt chiến thuật đánh vận động, tiêu diệt từng bộ phận quân Pháp đi càn quét sục sạo, buộc Pháp phải co vào các vị trí dã chiến, đánh tiêu diệt quân nhảy dù hoặc quân ứng cứu giải tỏa.

Về đảm bảo hậu cần, Tổng Quân ủy quyết định thành lập hai Ban cung cấp tiền phương ở bắc và nam Hòa Bình. Ban cung cấp tiền phương mặt trận bắc Hòa Bình có nhiệm vụ bảo đảm cho Đại đoàn 308, Đại đoàn 312 và Đại đoàn công pháo 351 cùng các lực lượng vũ trang địa phương. Ban cung cấp tiền phương mặt trận nam Hòa Bình có nhiệm vụ bảo đảm cho Đại đoàn 304, Đại đoàn 320. Thời kỳ đầu ở mặt trận Hòa Bình đã chuẩn bị được 820 tấn gạo và có 20 nghìn dân công phục vụ chiến dịch. Công tác quân y đã chuẩn bị đủ thuốc cứu chữa cho 4.000 thương binh. Kết quả trong 78 ngày đêm bảo đảm cho chiến dịch, các Ban cung cấp mặt trận đã tiếp tế cho bộ đội 6.475 tấn lương thực, thực phẩm, 280 tấn đạn, cứu chữa 6.390 thương binh.

Lực lượng Pháp

Gồm 4 binh đoàn cơ động (GM): 2, 3, 5, 7 và sau được tăng cường 2 binh đoàn cơ động (GM): 1, 4.

Sau khi đánh chiếm các vị trí then chốt khu vực Hòa Bình-Đường 6, Sông Đà-Ba Vì (hành quân Hoa Tuylíp và Hoa Sen, tháng 11 năm 1951), Pháp tổ chức phòng ngự thành 2 phân khu: Sông Đà-Ba Vì (khu Bắc) và Hòa Bình-đường 6 (khu Nam), trong đó thị xã Hòa Bình được xây dựng thành một tập đoàn cứ điểm (ngoài ra còn có phân khu Chợ Bến là tiền đồn phía Đông bảo vệ Hòa Bình); lực lượng gồm 13 tiểu đoàn bộ binh, 3 tiểu đoàn dù, 4 tiểu đoàn pháo binh, 1 tiểu đoàn thiết giáp, 1 đại đội công binh và 1 trung đội xe tăng.

Tổ chức phòng ngự của Pháp gồm 28 cứ điểm lớn nhỏ, kiến trúc theo kiểu dã chiến. Mỗi cứ điểm có từ một đến hai đại đội bộ binh chiếm giữ, những nơi quan trọng như Pheo, Đồng Bến, Ao Trạch, Chẹ, Đá Chông thường có ba đại đội bộ binh, được tăng cường một trung đội xe tăng và một đại đội pháo.