Mùa đông 1942-1943, quân Đức đã thua nhiều trận quan trọng trên chiến trường Xô-Đức từ Kavkaz đến Stalingrad. Tổng số thương vong đã lên đến trên hai triệu người, hàng chục vạn đơn vị vũ khí, khí tài hạng nặng như xe tăng, pháo, máy bay... bị phá huỷ. Những thiệt hại trong chiến cục mùa đông 1942-1943 đã vượt xa những thiệt hại của quân Đức trong mùa đông 1941-1942.[6] Phòng tuyến sông Đông do quân Đức xây dựng và cố thủ để cố gắng chờ đến mùa hè đã bị chọc thủng tại trung lưu sông Đông trong Chiến dịch Sao Thổ. Trên hướng này, quân đội Liên Xô đang chuẩn bị thực kiện kế hoạch "Bước nhảy" để tiến vào miền đông Ukraina.[7]

Tại thượng lưu sông Đông, những lực lượng quan trọng của Tập đoàn quân 2 đã bị thiệt hại nặng trong chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh, các binh đoàn quân đồng minh Đức gồm Tập đoàn quân 2 Hungary và Quân đoàn sơn chiến Alpino của Ý gần như bị xóa sổ.[8] Thất bại ở Tây Nam Voronezh đã làm cho nhóm quân còn lại của quân Đức đóng tại khu vực tứ giác Voronezh, Kastornoye, Kursk, Korotoyak bị hở một khoảng trống dài hơn 100 km ở sườn phía Nam. Phía Bắc cánh quân này, Tập đoàn quân 13 của Phương diện quân Bryansk đang uy hiếp trên hướng Stary Oskol vào phía sau những lực lượng chủ yếu của Tập đoàn quân 2 (Đức). Đây cũng là nhóm quân chủ lực cuối cùng còn lại của Cụm tập đoàn quân B do thống chế Maximilian von Weichs chỉ huy. Lực lượng dự bị cuối cùng của ông ta chỉ còn lại sư đoàn xe tăng 4 đã suy yếu quá nhiều với 70 xe tăng cùng các đội lái đã mệt mỏi.[9]

Mùa đông 1942-1943 với những trận bão tuyết và giá rét khác thường đã làm cho tình cảnh quân đội Đức tại mặt trận đã khó khăn càng thêm khó khăn. Khi phải rút lui trở lại những nơi đã tràn qua trong các trận tiến công năm trước và bị tàn phá nặng nề, quân Đức không còn có thể khai thác được gì hơn để bù đắp cho những thiếu hụt về lương thực và chất đốt do cuộc chiến tranh đường sắt của các đội du kích Liên Xô đã liên tục đánh đổ các đoàn tàu hỏa của quân Đức trên đường ra mặt trận. Mỏm đất nhô có đầu mũi nằm tại phần hữu ngạn sông Đông với đỉnh là một phần thành phố Voronezh ở bờ Tây con sông này do quân Đức chiếm đóng trước đây có vẻ như không bị đe dọa thì nay lại có nguy cơ trở thành một vòng vây mới tại thượng lưu sông Đông. Trong khi đó, quân dự bị của người Đức tại mặt trận đã cạn. Những binh đoàn tăng viện từ Đức và Pháp sang thì dự kiến đến đầu mùa hè mới có thể tiếp cận chiến trường. Khác với thái độ lạc quan của thống chế Maximilian von Weichs, tham mưu trưởng của ông ta là tướng Hans von Salmuth đã nhận thấy thế đứng chân rất chông chênh của Tập đoàn quân 2 (Đức) và đề nghị có phương án dự phòng để rút lui chiến lược nhưng Maximilian von Weichs đã không chịu lắng nghe những ý kiến đó.[6]

Ngày 18 tháng 1 năm 1943, trong khi tiếp tục điều động các đơn vị cơ giới bao vây và đánh tan các lực lượng Đức, Hungary và quân đoàn Alpino của Ý trong Chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh, đại tướng A. M. Vasilevsky, Tổng Tham mưu trưởng và là đại diện của Đại bản doanh và cùng trung tướng F. I Golikov, tư lệnh Phương diện quân Voronezh đã gửi báo cáo cho Tổng tư lệnh tối cao I. V. Stalin về kế hoạch triển khai các hoạt động quân sự tiếp theo tại thượng lưu sông Đông mang tên Chiến dịch Voronezh-Kastornoye.[10]