Еще в мае под руководством Рохо был разработан план удара по мятежникам из Каталонии с северного берега реки Эбро, чтобы восстановить прорванную связь между обеими частями республиканской зоны. Все республиканские войска в Каталонии получили наименование Группы армий восточной зоны, или группы армий Каталонии. Командование группой армий принял генерал Хуан Эрнандес Сарабия (по оценке представителя Коминтерна в Испании Тольятти — «масон и идиот»). В составе каталонской группировки было две армии. Восточная армия (три корпуса) под командованием полковника Хуана Переа прикрывала западные рубежи Каталонии вплоть до французской границы. Армия Эбро, предназначенная для контрнаступления на юг (командующий — подполковник Модесто), состояла из двух основных и одного резервного корпуса, в каждом из которых было по три дивизии. Вошедший в армию Эбро прославленный 5-й корпус перешел от Модесто под командование подполковника Листера.
После закрытия 13 июня франко-испанской границы, было решено сократить масштабы предстоявшей операции и ограничиться захватом крупного плацдарма на южном берегу Эбро, чтобы облегчить положение армии Леванта, оборонявшей Валенсию.
Советские военные советники первоначально были против операции, считая ее не по плечу деморализованной поражениями Народной армии. Но затем они дали «добро» и началась детальная подготовка. Были реквизированы в Каталонии и построены новые понтонные мосты (часть из них во Франции). Переброска войск и техники на берег реки проводилась ночью. К середине июля армия Эбро насчитывала 100 тысяч человек, которым придавались 2 танковых бригады, 80 батарей артиллерии и 27 зенитных установок. Особенностью операции (в отличие от Теруэля) было то, что все командующие соединениями были коммунистами. Помимо 5-го корпуса Листера в состав армии входил 15-й корпус совсем еще молодого военачальника-коммуниста Тагуэньи. Все 9 дивизий, привлекавшихся к операции, также имели командиров с членскими билетами КПИ.
Весь план наступления был построен в расчете на внезапность. Оба корпуса наносили удар навстречу друг другу в излучине Эбро от Файона до Бенифаллета, имея целью захватить важный транспортный узел Гандесу и господствующие над всей зоной операции высоты, на которые должна была опираться новая линия обороны. К югу и северу от основного плацдарма предусматривалось нанести вспомогательные удары для распыления сил противника. 19 июля штабам корпусов армии Эбро был передан устный приказ о начале наступления в 0 часов 24 июля. С 20 по 23 июля осуществлялась концентрация дивизий прорыва.
24 июля Высший военный совет республики под председательством Негрина дал «зеленый свет» операции.
В отличие от предыдущих наступательных операций, республиканцы провели детальную разведку противостоявшего им противника. Специальные группы изучали расписание караулов береговой линии, распорядок дня первой полосы обороны, наличие автоматического оружия у часовых и т. д.
14-й особый корпус Народной армии до начала наступления забросил в тыл врага многочисленные разведывательно-диверсионные отряды, и даже бригады целиком. В результате диверсий были надолго парализованы некоторые железнодорожные магистрали, особенно Лерида — Сарагоса. Совершенствовалась техника подрывов: ни немецкие, ни итальянские специалисты не могли извлечь даже обнаруженные мины, и их приходилось взрывать, в результате чего все равно портилось железнодорожное или шоссейное полотно. Узнав об этом, бойцы республиканского спецназа зачастую ставили на дорогах ложные мины, экономя взрывчатку. Заряд на подрыв таких «пустышек» приходилось тратить самим мятежникам.
Республиканцам противостоял Марокканский корпус возвращенного к командованию Ягуэ. До него доходила информация разведки и перебежчиков о концентрации сил Народной армии на северном берегу Эбро. Но генерал не считал республиканцев после трех месяцев тяжелой боев способными на какие бы то ни было крупные операции. 22 июля Ягуэ бодро информировал Франко, что готов отразить любую вылазку противника. Правда, уже на следующий день Ягуэ на всякий случай запросил подкрепления у своего непосредственного начальника, командующего Северной армией Давилы, но тот, поглощенный битвой под Валенсией, даже не обратил на это внимания. Командующий кавалерией «националистов» генерал Монастерио только посмеялся над «паникерами» и запланировал на 25 июля конные соревнования.