Замысел наступательной операции в районе Сталинграда обсуждался в Ставке Верховного Главнокомандования уже в первой половине сентября 1942 года. «В это время, — пишет маршал А. М. Василевский, — у нас заканчивались формирование и подготовка стратегических резервов, в значительной части состоявших танковых и механизированных частей и соединений, вооруженных в большинстве своем средними и тяжелыми танками; были созданы запасы другой боевой техники и боеприпасов. Всё это позволяло Ставке уже в сентябре 1942 г. сделать вывод о возможности и целесообразности нанесения решительного удара по врагу в ближайшее же время… При обсуждении этих вопросов в Ставке, в котором принимали участие генерал Г. К. Жуков и я, было обусловлено, что намечаемое контрнаступление должно включать в себя две основные оперативные задачи: одну — по окружению и изоляции действующей непосредственно в районе города основной группировки немецких войск и другую — по уничтожению этой группировки».
После войны у Сталинградской наступательной операции, как у любой победы, появилось много отцов. Н. Хрущев утверждал, что вместе с командующим Сталинградским фронтом А. И. Еременко представил в Ставку в конце сентября план будущего контрнаступления. Сам Еременко рассказал в мемуарах, что он выдвинул идею о сталинградских контрударах прямо в день своего назначения командующим фронтом. Можно сказать, что во второй половине сентября идея контрнаступления носилась в воздухе. Адмирал флота Н. Г. Кузнецов указал настоящего автора, который взял на себя ответственность за реализацию плана: «Нужно прямо сказать, что при огромном, а иногда и решающем значении роли полководцев, проводивших планы операции в жизнь, зарождение идеи в Ставке и воля Верховного Главнокомандующего определили успех сражения».

План контрнаступления, получивший условное название «Уран», отличался смелость замысла. Наступление Юго-Западного. Донского и Сталинградского фронтов должно было развернуться на территории площадью в 400 кв. км. Войска, совершающие маневр по окружению противника, должны были с боями преодолеть расстояние до 120 — 140 км с севера и до 100 км — с юга. Планировали создать два фронта окружения вражеской группировки — внутренний и внешний.

«Направления ударов русских, — пишет немецкий генерал и военный историк Курт Типпельскирх, — определялись самим начертанием линии фронта: левый фланг немецкой группировки тянулся почти на 300 км от Сталинграда до излучины Дона в районе Новой Калитвы, а короткий правый фланг, где располагались особенно слабые силы, начинался у Сталинграда и терялся в калмыцкой степи».

На сталинградском направлении сконцентрировали большие силы. Юго-Западный фронт был усилен: двумя танковыми (1-м и 26-м) и одним кавалерийским (8-м) корпусами, а также рядом танковых и артиллерийских соединений и частей. Сталинградский фронт был усилен 4-м механизированным и 4-м кавалерийским корпусами, тремя механизированными и тремя танковыми бригадами. Донской фронт получил на усиление три стрелковые дивизии. Всего за сравнительно короткий срок (с 1 октября по 18 ноября) из резерва Ставки на усиление фронтов сталинградского направления было переброшено четыре танковых, два механизированных и два кавалерийских корпуса, 17 отдельных танковых бригад и полков, 10 стрелковых дивизий и 6 бригад, 230 артиллерийских и минометных полков. Советские войска имели в своем составе около 1135 тыс. человек, около 15 тыс. орудий и минометов, свыше 1,5 тыс. танков и самоходных артиллерийских орудий. Состав ВВС фронтов был доведен до 25 авиационных дивизий, имевших свыше 1,9 тыс. боевых самолетов. Общее количество расчетных дивизий в трех фронтах доходило до 75. Однако эта мощная группировка советских войск имела особенность — около 60% личного состава войск было молодое пополнение, не имевшее еще боевого опыта.

В результате массирования сил и средств на направлениях главных ударов Юго-Западного и Сталинградского фронтов было создано значительное превосходство советских войск над противником: в людях — в 2-2,5 раза, артиллерии и танках — в 4-5 раз и более. Решающая роль в нанесении ударов отводилась 4 танковым и 2 механизированным корпусам.

Колонна румынских солдат, захваченных под Сталинградом, движется мимо грузовика с красноармейцами

Таким образом, если даже командование противника под Сталинградом осенью 1942 г. стало замечать признаки готовящегося наступления советских войск, то ни о масштабах его, ни о времени, ни о составе ударных группировок, ни о направлении главных ударов оно не имело ясного представления. Находящееся далеко от фронта верховное командование немецких войск оказалось еще менее способным правильно оценить истинные размеры опасности, угрожавшей его сталинградской группировке.

Генерал-полковник Иодль, начальник штаба оперативного руководства ОКВ (Верховное главнокомандование вермахта), впоследствии признал полную неожиданность советского наступления для верховного командования: «Мы полностью просмотрели сосредоточение крупных русских сил на фланге 6-й армии (на Дону). Мы абсолютно не имели представления о силе русских войск в этом районе. Раньше здесь ничего не было, и внезапно был нанесен удар большой силы, имевший решающее значение». Фактор внезапности стал важным преимуществом Красной Армии.

Делая ставку на взятие Сталинграда во что бы то ни стало и, назначая все новые и новые сроки для этого, верховное командование, израсходовало в этих попытках свои резервы, практически лишилось возможности радикально упрочить положение своих войск на южном стратегическом фланге. В середине ноября противник имел на сталинградском направлении в качестве оперативных резервов всего шесть дивизий, которые были разбросаны на широком фронте. Командование группы армий «Б» стало выводить некоторые дивизии в резерв, планировало перегруппировать войска 6-й и 4-й танковой армий, чтобы создать более глубокое оперативное построение и укрепить фланги своей группировки. В резерв были выведены и подчинены 48-му танковому корпусу 22-я немецкая танковая дивизия в районе Перелазовского и 1-я румынская танковая дивизия — за 3-й румынской армией на рубеже р. Чир в районе Чернышевская. Южнее Сталинграда в район восточнее Котельниково еще в начале октября была переброшена 4-я румынская армия (первоначально её дивизии входили в состав немецкой 4-й танковой армии) с целью укрепить правый фланг сталинградской группировки. Но эти меры были запоздалыми и недостаточными, чтобы изменить ситуацию коренным образом.