Впервые в контрнаступлении под Сталинградом в крупном масштабе планировалось применить артиллерию и авиацию, причем в форме артиллерийского и авиационного наступления. Артиллерийское наступление должно было осуществляться по трем периодам: артиллерийская подготовка атаки, артиллерийская поддержка атаки и артиллерийское сопровождение боя пехоты и танков в глубине. Артиллерийская подготовка на Юго-Западном и Донском фронтах планировалась продолжительностью 80 минут, на Сталинградском фронте – от 40 до 75 минут. Плотность артиллерии на участках прорыва достигла 70 и более орудий и минометов на 1 километр фронта. Наивысшая плотность (с учетом установок реактивной артиллерии) создавалась в 5-й танковой армии – 117 орудий и минометов на 1 километр фронта. В полосах наступления армий Сталинградского фронта артиллерийские плотности были гораздо ниже – 40—50 единиц на 1 километр фронта[48]. Авиационное наступление предполагало непосредственную авиационную подготовку и авиационную поддержку наступления наземных войск.
Особенность планирования боевого применения танковых войск состояла в том, что их основная масса использовалась на направлениях главных ударов фронта в составе подвижных групп армий. Часть танков выделялась для непосредственной поддержки пехоты (НПП), в этом качестве использовались отдельные танковые батальоны, полки и бригады, причем применялись они централизованно в полосе наступления стрелковой дивизии. Хотя по сравнению с контрнаступлением под Москвой плотности танков НПП возросли здесь в 1,3—2,2 раза, но все же этого было еще недостаточно для прорыва обороны противника в короткие сроки. Поэтому в ряде случаев предусматривалось усиление стрелковых дивизий танками за счет армейских подвижных групп. При организации противовоздушной обороны на направлениях главных ударов сосредоточивалось до 74 % зенитных средств фронтов, что позволило на участках прорыва достичь плотности 13,2 зенитного орудия на 1 км фронта[49].
При подготовке контрнаступления большое внимание уделялось инженерному и материально-техническому обеспечению операции, оперативной маскировке, организации взаимодействия, особенно между родами войск, созданию устойчивой системы управления во всех звеньях. Осуществлялись перегруппировки войск с целью создания ударных группировок во фронтах и армиях. Во всех армиях была проведена разведка боем. К началу ноября Юго-Западный, Сталинградский и Донской фронты завершили разработку планов наступательных операций. До начала их реализации – начала контрнаступления советских войск под Сталинградом – оставались считаные дни.
Важной проблемой подготовки предстоящего контрнаступления было обеспечение скрытности этой подготовки и введение противника в заблуждение. Организация подготовки контрнаступления осуществлялась в строжайшей тайне. Всякая переписка, касающаяся предстоящего контрнаступления, даже шифрованная, была категорически запрещена. Все приказы и распоряжения исполнителям отдавались только устно. Радиостанции работали только на прием.
Ставка ВГК стремилась создать у противника впечатление, что крупное наступление Красной армии готовится на центральном участке советско-германского фронта, а не на южном. Этому способствовало сосредоточение под Москвой до 30 % всех стрелковых, танковых, механизированных и кавалерийских соединений, формирование восточнее Москвы стратегических резервов. Проводились частные наступательные операции в районов городов Великие Луки, Ржев, Сычевка, Жиздра.
Сосредоточение советских войск и создание ударных группировок в открытой степной местности осуществлялось только ночью и в ненастную погоду с соблюдением мер маскировки. Районы расположения войск, коммуникации, переправы надежно прикрывались истребительной авиацией и средствами ПВО.
Таким образом, в отличие от предыдущих операций, подготовка контрнаступления под Сталинградом была хорошо продумана и подготовлена на всех уровнях военного управления, обеспечена в моральном и материальном плане. После этого командующим фронтами оставалось только на практике реализовать принятые решения, добившись максимальных результатов. На то время это стало самым высоким достижением советского военного искусства, авторами которого стали Ставка ВГК, возглавляемая И.В. Сталиным, и Генеральный штаб РККА во главе с А.В. Василевским.
И вот, наконец, наступил столь долгожданный день – 19 ноября 1942 года. Еще накануне войска Юго-Западного и Донского фронтов заняли исходное положение для наступления, расчеты тысяч артиллерийских орудий и минометов замерли на огневых позициях в ожидании сигнала открыть огонь, на полевых аэродромах изготовились к вылету сотни самолетов. Все ждали команды «вперед», но она по какой-то причине задерживалась.