Quân đội Liên Xô

Ngay sau khi bao vây và đánh tan cánh phải của Cụm tác chiến Weichs bằng Chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh, quân đội Liên Xô tiếp tục huy động lực lượng cánh trái của Phương diện quân Bryansk phối hợp với Phương diện quân Voronezh tiếp tục tấn công cánh phải của Cụm tác chiến này. Mặc dù binh lực còn lại của nhóm quân này chỉ chiếm không quá 1/3 quân số của toàn bộ Cụm tác chiến Weichs trước ngày 12 tháng 1 nhưng do Phương diện quân Voronezh đã bị tiêu hao 9% binh lực và một số phương tiện trong Chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh[11] nên Bộ Tổng tham mưu Xô Viết quyết định tăng cường thêm cho Phương diện quân Voronezh trong quá trình chuẩn bị chiến dịch.[12] Lực lượng quân đội Liên Xô tham chiến trong chiến dịch Voronezh-Kastornoye gồm:[2]

• Phương diện quân Bryansk do trung tướng Maks Andreevich Reyter chỉ huy. Chỉ có cánh trái của Phương diện quân này tham gia chiến dịch:
  • Tập đoàn quân 13 do thiếu tướng N. M. Pukhov chỉ huy gồm Quân đoàn bộ binh 48, sư đoàn bộ binh cận vệ 6, các sư bộ binh 81, 211, 280, lữ đoàn xe tăng 19 và trong đoàn xe tăng 193 có 81 xe tăng.
  • Sư đoàn pháo binh 5.
• Phương diện quân Voronezh do thượng tướng F. I Golikov chỉ huy. Trừ tập đoàn quân 69 mới thành lập trên cơ sở nâng cấp Quân đoàn bộ binh độc lập 18[13] và tập đoàn quân xe tăng 3 đang chuẩn bị Chiến dịch Belgorod-Kharkov, ba tập đoàn quân chủ lực của phương diện quân tham gia chiến dịch này gồm:
  • Tập đoàn quân 38 của trung tướng N. E. Chibisov gồm các sư đoàn bộ binh 8, 14, 48, 132, 148, 167, 240, 307, lữ đoàn xe tăng 180 và trung đoàn xe tăng 14 có 91 xe tăng;
  • Tập đoàn quân 40 của trung tướng K. S. Moskalenko gồm sư đoàn bộ binh cận vệ 25, các sư đoàn bộ binh 86, 107, 141, 209, 253, 322 và 385, sư đoàn pháo binh 9 và lữ đoàn xe tăng 96 chỉ còn 28 xe tăng;
  • Tập đoàn quân 60 của thiếu tướng I. D. Cherniakhovsky gồm sư đoàn bộ binh cận vệ 26, các sư đoàn bộ binh 68, 125, 129, 168, 183, 309, 340, sư đoàn pháo binh 10 và lữ đoàn xe tăng 150 có 51 xe tăng;
  • Quân đoàn xe tăng 4 do tướng A. G. Kravchenko chỉ huy có 162 xe tăng;
  • Ba sư đoàn bộ binh độc lập;
  • Ba sư đoàn bộ binh trượt tuyết độc lập;
  • Hai trung đoàn pháo phản lực M-13 và M-21.

Sau nhiều tháng chiến đấu liên tục, các sư đoàn bộ binh Liên Xô chỉ còn quân số từ 5.000 đến 6.000 người, mỗi lữ đoàn khoảng 3.000 người, được trang bị từ 4.000 đến 5.000 súng trường, 500 tiểu liên, 100 súng ngắn, 50 súng máy hạng nặng, từ 100 đến 180 súng cối, 75 khẩu pháo.[2]

Theo kế hoạch chiến địch được Bộ Tổng tư lệnh tối cao quân đội Liên Xô phê duyệt ngày 21 tháng 1, Sau khi hoàn thành Chiến dịch Ostrogozhsk - Rossosh, Tập đoàn quân 40 được lệnh quay sang chính diện phía Bắc chuẩn bị tấn công sườn phía Nam của Cụm tác chiến Weichs đang đóng tại khu tứ giác Kastornoye-Livny-Stary Oskol-Voronezh thành một hình cung thuôn dài về phía Đông. Tập đoàn quân 13 của Phương diện quân Voronezh tấn công vào sườn Bắc của cụm quân này. Dự kiến sau hai ngày, hai tập đoàn quân này sẽ họp điểm tại Kastornoye, bao vây phần lớn Tập đoàn quân 2 (Đức) và 2 sư đoàn còn lại của Tập đoàn quân 2 Hungary. Các tập đoàn quân 38 và 60 giữ chính diện Voronezh có nhiệm vụ tấn công chia cắt Cụm tác chiến Weichs thành từng cụm nhỏ để tiếp tục bao vây và tiêu diệt. Nếu được thực hiện với tốc độ nhanh thì những dự kiến tiếp theo cho thấy chiến dịch này có thể phát triển tiếp tục theo hướng Kursk - Belgorod - Kharkov và đánh chiếm các vị trí này trước khi quân Đức có thể điều động lực lượng dự bị đến chiến trường.[14]

Quân đội Đức Quốc xã

Sau Chiến dịch Ostrogozhsk - Rossosh, Cụm tác chiến Weichs (Đức) chỉ còn lại 10 sư đoàn quân Đức thuộc Tập đoàn quân 2 và 2 sư đoàn thuộc quân đoàn 3 (Tập đoàn quân 2 Hungary) với biên chế thiếu hụt gồm có:

• Tập đoàn quân 2 (Đức) do tướng Hans von Salmuth chỉ huy, biên chế còn lại có:
  • Quân đoàn bộ binh 7 của tướng Ernst-Eberhard Hell gồm các sư đoàn bộ binh 57, 75, 323 và 328 (thiếu);
  • Quân đoàn bộ binh 13 của tướng Friedrich Siebert gồm các sư đoàn bộ binh 82, 327, 340, 377;
  • Các sư đoàn bộ binh 68 và 88.
• Quân đoàn bộ binh 3 là quân đoàn Hungary duy nhất còn lại sau Chiến dịch Ostrogozhsk - Rossosh và cũng chỉ còn lại hai sư đoàn bộ binh 6 và 9.

Ý đồ của Thống chế Maximilian von Weichs là Tập đoàn quân 2 (Đức) phải bám trụ lại càng lâu càng tối trên bờ Tây sông Đông để chờ các lực lượng tăng viện cũng như cuộc tấn công mùa hè của quân Đức sẽ được triển khai sau khi Cụm tập đoàn quân A (Đức) rút khỏi Bắc Kavkaz. Tuy nhiên, tướng Hans von Salmuth cho rằng người Nga đã chuẩn bị một chiến dịch mới và sau khi đánh chiếm cánh phải của cụm quân tại khu vực Ostrogozhsk - Rossosh, họ sẽ tiếp tục tấn công mà không dừng lại vì họ đang nắm quyền chủ động. Hans von Salmuth cho rằng với lực lượng hiện có, chỉ có thể giữ được một vị trí duy nhất là Kharkov. Thống chế Maximilian von Weichs cho rằng nếu rút về Kharkov thì địa hình tại đây rất khó phòng thủ trong điều kiện quân số hao hụt nặng và người Nga đang chiếm ưu thế về cả binh lực và phương tiện. Maximilian von Weichs cũng nhắc lại mệnh lệnh của Hitler yêu cầu phải bám trụ trên tuyến sông Đông và bác bỏ các đề nghị của tướng Hans von Salmuth. Maximilian von Weichs cho rằng với cái rét 25 độ dưới không thì đối phương sẽ không thể triển khai lực lượng cơ giới để đột phá. Và nếu không có xe tăng thì với hệ thống các hỏa điểm được bố trí chặt chẽ, quân Đức có thể trụ lại được qua mùa đông. Trong khi hai viên chỉ huy cao cấp nhất của Cụm tác chiến Weichs còn đang tranh cãi thì quân đội Liên Xô đã tiếp tục tấn công.