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西北方向，布良斯克方面軍第13集團軍，部署在葉列茨戰線；中段，沃羅涅日方面軍，部署在沃羅涅日地區，並在頓河右岸控制著一些登陸場；南面，西南方面軍第6集團軍。
其中沃羅涅日方面軍最為強大。下屬第38、60和第40集團軍，獨立步兵第18軍，空軍第2集團軍，以及新編入的第3坦克集團軍。1月中旬，沃羅涅日方面軍兵力為347200人，有909輛坦克，208架飛機，各步兵師平均兵力7000人。
當面德軍及其盟友總計30個師，約40萬人。包括：
北面的德國第2集團軍主力；中段匈牙利第2集團軍，德國第24裝甲軍；防守南部的義大利軍殘部。
至於紅軍的目標，利斯基…坎捷米羅夫卡鐵路線，則位於匈意軍負責的中南部戰線。也就是所謂的奧斯特羅戈日斯克…卡緬卡…羅索什地域。防守這段戰線的軸心部隊，由北向南，依次為：
第4、7匈牙利軍，有7個匈牙利步兵師，每個平均約12000人，2個軍總兵力10萬人；義大利阿爾卑斯軍，3個師，每個師平均約10000至16000人；德第24裝甲軍；義大利第2軍。上述部隊，主要由匈第2集團軍司令亞尼大將和義大利第8集團軍司令加里博爾迪大將指揮。
匈軍的預備隊主要是匈第1野戰裝甲師。該師1942年6月擁有121輛坦克，包括22輛Ⅳ號，其他基本是老舊的38T。為了加強匈軍的反擊力量，希特勒還派來了德第168、26步兵師，第429步兵團，第559坦克殲擊營，第700裝甲支隊（3個輕型坦克連，1箇中型坦克連），第190強擊火炮營（32輛強擊火炮）。這些部隊以及匈第1野戰裝甲師，基本都隸屬於1943年1月12日組建的“克拉默”軍，擁有約200餘輛坦克和強擊火炮。“克拉默”軍大都被部署在匈軍負責的中段戰線。對意軍負責的南部側翼比較忽視。
在匈意軍當面，紅軍沃羅涅日方面軍展開了主力。包括第40集團軍（加強有第86、116、150坦克旅），第18獨立步兵軍（加強有第96、192坦克旅，第262重型坦克團），第3坦克集團軍。總計624輛坦克。西南方面軍第6集團軍也將從南部協同。以上合計約近30萬兵力，900輛坦克。戰役主要由沃羅涅日方面軍司令戈利科夫負責。為了監督協調各方面軍，斯大林還派來了最高統帥部代表朱可夫和華西列夫斯基。前者在這個冬天一直奔波於各個戰場。
紅軍用三週時間完成進攻準備。透過偵察，他們發現和北面德第2集團軍相比，匈軍防線比較薄弱。陣地包括兩個防禦地帶。第一個防禦地帶深度6公里，第二個16…20公里。縱深內沒有什麼堅固工事。而在南部坎捷米羅夫卡地域，剛剛敗退下來的意軍，甚至還來不及構築什麼陣地。
瞭解到上述情況，戈利科夫決定將主攻方向對準敵方南翼。為此，他將第3坦克集團軍集結在塔雷…坎捷米羅夫卡地區。該集團軍司令員是雷巴爾科將軍，編有第12、15坦克軍，第7騎兵軍，4個步兵師，1個步兵旅，3個獨立坦克旅。紙面上有坦克493輛。
但該集團軍實際能用的坦克並沒有那麼多。一直到1942年12月底，第3坦克集團軍都隸屬於大本營預備隊，配置在圖拉以南地區。從1942年12月29日開始，該集團軍被調往前線。由於鐵路終端距離戰場太遠，第3坦克集團軍在結束火車運輸後，又依靠自己的車輛行軍200…250公里，主力於1月13日到達集結地區，而第113、195坦克旅，直到進攻前夕才到達。全部493輛坦克中，實際到達集結地域的只有371輛，其餘都在行軍中因為機械故障而掉隊。
紅軍的準備進行地非常隱蔽。可能暴露意圖的
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