Cuối tháng 9 năm 1941, cùng với việc giải thể Bộ Tổng Tư lệnh ba hướng mặt trận, Bộ Tổng Tư lệnh tối cao quân đội Liên Xô tái lập Bộ chỉ huy Phương diện quân Tây Nam do Nguyên soái S. M. Timoshenko là tư lệnh, tướng A. P. Pokrovski làm tham mưu trưởng; triển khai phòng ngự trên chính diện hơn 300 km từ Vorozhba đến Krasnograd. Phía cực bắc của Phương diện quân là tập đoàn quân 40 của tướng Kuzma Podlas gồm các đơn vị đã bị thiệt hại đáng kể trong các trận đánh mùa hè; gồm 2 sư đoàn bộ binh 227 và 293 và sư đoàn xe tăng 10, giữ tuyến mặt trận rộng 90 km. 80 km mặt trận tiếp theo do tập đoàn quân 21 gồm sư đoàn bộ binh cơ giới cận vệ 1 (nguyên là sư đoàn bộ binh 100), sư đoàn bộ binh 297 và sư đoàn bộ binh 295 (đang thành lập). Trong dải phòng ngự từ Akhtyrka đến Gadyach là cụm kỵ binh cơ giới của tướng Belov với hai sư đoàn kỵ binh 5, 9 và hai lữ đoàn xe tăng. Chếch về phía Nam là quân đoàn bộ binh cơ giới 5 của tướng F. V. Kamkov có hai sư đoàn kỵ binh 3, 4, sư đoàn bộ binh 212, hai lữ đoàn xe tăng và một lữ đoàn kỵ binh cơ giới. Cánh cực nam của mặt trận do 5 sư đoàn bộ binh thuộc tập đoàn quân 38 phòng ngự.[3]

Cuối mùa thu năm 1941, trên vùng thảo nguyên miền Nam Liên Xô, tập đoàn quân xe tăng 1, tập đoàn quân 6, tập đoàn quân 17 và tập đoàn quân 11 (Đức) tiếp tục tấn công về hướng sông Đông, phát huy chiến quả đã đạt được sau chiến dịch Kiev và tả ngạn sông Dniepr với ưu thế áp đảo về binh lực và phương tiện. Ngoại trừ một thắng lợi nhỏ của sư đoàn bộ binh cận vệ 1, sư đoàn kỵ binh 5 và lữ đoàn xe tăng 1 (thuộc cụm kỵ binh của tướng Belov) trong trận đánh tại Shepetovka, các đơn vị còn lại vẫn lùi dần trước sức ép của các sư đoàn xe tăng 9 và 25 (thuộc tập đoàn quân xe tăng 2 - Đức). Cuối tháng 9, tập đoàn quân xe tăng 2 (Đức) đẩy lùi phương diện quân Bryansk sâu thêm về phía Oryol khiến sườn phải của Phương diện quân Tây Nam lại bị hở. Ngày 28 tháng 9, tập đoàn quân xe tăng 1 (Đức) đi vòng qua Novomskovsk đánh chiếm Pavlograd, uy hiếp Taganrog. Tập đoàn quân 9 của Phương diện quân Nam phải rút về Tshimliansk. Song, không như tháng 8 năm 1941, Phương diện quân Tây Nam đã chủ động cho rút các tập đoàn quân 40 và 21 ở sườn phía Bắc và tập đoàn quân 38 ở phía Nam mặt trận để tránh khỏi bị bao vây và tiêu diệt. Ở phương diện quân Nam, hai tập đoàn quân 9 và 18 phải chiến đấu trong tình trạng bị nửa hợp vây. Để phòng thủ thành phố Rostov, Bộ Tổng Tư lệnh tối cao Liên Xô phải gấp rút thành lập tập đoàn quân độc lập 56 với nhiệm vụ bịt chặt cửa ngõ ra vào Kuban và vùng Bắc Kavkaz.[4]