В итоге задача уничтожения белгородско-харьковской группировки немцев должна была быть решена расчленением ее на две части в результате мощного удара группировки советских войск, сосредоточившейся в районе Обоянь – Черкасское – Гостищево (53-я и 69-я, 5-я и 6-я гвардейские общевойсковые армии, 1-я и 5-я гвардейская танковые армии). Общее направление этого удара определялось на Богодухов – Валки, за счет чего достигался охват с запада харьковской группировки неприятеля. При этом впервые за время войны предполагалось использовать две танковые армии в качестве подвижной группы фронта для развития успеха в одном направлении [606] . Также планировалось нанесение вспомогательного удара частью сил из района Старый Салтов – Мартовая на Основу. Западную часть белгородско-харьковской группировки предполагалось разгромить глубоким ударом части сил ВорФ из района Красная Яруга – Кресанов – Солдатское на Ахтырку, с целью окружения силами 27-й и 6-й гвардейской армий томаровско-борисовской группы немцев, а также уничтожения вражеских сил, оборонявшихся в районе Большой Бобрик – Краснополье, путем флангового удара 40-й А из района Кресанов на Боромля. При этом река Псел, текущая в западной части района предстоящих боевых действий, хотя и являлась препятствием для наступления из района Мирополье – Краснополье на запад, но в то же время служила прикрытием правого фланга войск, наступающих в южном направлении на Богодухов.
Задуманная таким образом новая операция получила условное наименование «Полководец Румянцев». Замысел действий возник к концу оборонительного этапа битвы под Курском, план наступательной операции в окончательном виде был разработан на основе указаний Ставки Верховного Главнокомандования, отданных 22 июля 1943 года, а после 23 июля началась непосредственная работа по плану – в том числе и на местности [607] . Бои фактически не прекращались, длительной оперативной паузы на переход от обороны к наступлению Ставка не предоставила, поэтому отработка плана операции отличалась своеобразием – она осуществлялась представителями Ставки и Военными советами фронтов и протекала преимущественно в войсках. Так, 22 июля представитель Ставки маршал Жуков провел в штабе ВорФ совещание по вопросу подготовки к предстоящим наступательным действиям; 27 июля встретился с командующим 53-й армией СтепФ и в тот же день доложил, что проработал с ним решение по наступательной операции; 31 июля заслушал решения армейского и корпусного командования на операцию в штабе 5-й гв. ТА. Кроме представителей Ставки, в разработке плана операции «Полководец Румянцев» активно участвовали Военные советы Воронежского, Степного и Юго-Западного фронтов. 1 августа маршал Жуков прибыл в Москву, согласовал со Сталиным основные положения плана, после чего фронты сразу же поставили задачи армиям, и операция началась.
Письменного или графического документа с общим планом операции «Полководец Румянцев» не существовало, – Ставка и Генеральный штаб подразумевали под этим условным наименованием не определенный документ, а скоординированные планы действий Воронежского, Степного и части сил Юго-Западного фронтов в августе 1943 года, объединенные общей целью и единым руководством [608] . В документированном виде план операции появился уже после ее начала, когда оперативная сторона наступления была изложена в докладах Военных советов Воронежского и Степного фронтов от 5 и 6 августа 1943 года соответственно и затем уточнена в соответствии с указаниями Ставки. В дальнейшем планы операции корректировались командованием фронтами и Ставкой с учетом развития оперативной обстановки.
В конце июля 1943 года к операции предполагалось привлечь силы трех фронтов – Воронежского, Степного и Юго-Западного, целью действий которых являлся разгром противника в районе Белгорода и Харькова, что открывало советским войскам путь к Днепру, давало возможность захватить переправы на этой реке и отрезать пути отхода противника из Донбасса на запад. В совокупности все это обещало большие оперативные выгоды. Выполнить план намечалось в два этапа: на первом нанести поражение немецким войскам севернее, восточнее и непосредственно к югу от Харькова, а затем, на втором этапе, освободить город Харьков. Таким образом, основными целями операции «Полководец Румянцев» стали разгром группировки немецких войск в районе Белгорода и Харькова, выход советских войск к Днепру, захват переправ и блокирование путей отхода противника из Донбасса на запад, что создавало условия для полного освобождения Левобережной Украины [609] .
Поскольку операция «Полководец Румянцев» являлась главной на южном крыле советско-германского фронта, действия советских войск на других направлениях (в частности, в Донбассе) планировались с учетом ее интересов. Это контролировал маршал Василевский, который в то время находился как представитель Ставки на Юго-Западном и Южном фронтах, совместно с их командованием разрабатывая планы разгрома противника в Донбассе.