Как отмечал Жуков, «советские войска в смертельных схватках с врагом на подступах к Сталинграду, а в дальнейшем и в самом городе понесли тяжелейшие потери и поэтому наличными силами не имели возможности разгромить врага». В то же время советскому командованию стало ясно, что «наиболее боеспособные в вермахте 6-я армия Паулюса и 4-я танковая армия Гота, втянувшись в изнурительные кровавые бои в районе Сталинграда, не в состоянии завершить операцию по захвату города и у вязли там».
12 сентября Жуков вернулся в Москву и в 4 часа в Кремле вместе с Василевским докладывал Сталину обстановку в Сталинграде и вокруг него. «Верховный достал свою карту с расположением резервов Ставки, долго и пристально ее рассматривал, – вспоминал Жуков. – Мы с Александром Михайловичем отошли подальше от стола в сторону и очень тихо говорили о том, что, видимо, надо искать какое-то иное решение. «А какое «иное» решение?» – вдруг, подняв голову, спросил И.В. Сталин. Я никогда не думал, что у И.В. Сталина такой острый слух. Мы подошли к столу. «Вот что, – продолжал он, – поезжайте в Генштаб и подумайте хорошенько, что надо предпринять в районе Сталинграда. Откуда и какие войска можно перебросить для усиления сталинградской группировки, а заодно подумайте и о Кавказском фронте. Завтра в 9 часов вечера соберемся здесь».
Проработав целый день в Генштабе, Жуков и Василевский предложили Сталину идею, которая легла затем в основу операции по разгрому немецких войск под Сталинградом, Идея сводилась к следующему: «Первое – активной обороной продолжать изматывать противника; второе – приступить к подготовке контрнаступления, чтобы нанести противнику в районе Сталинграда такой удар, который бы резко изменил бы стратегическую обстановку на юге страны в нашу пользу… Нам стало ясно, что основные удары нужно наносить по флангам сталинградской группировки, прикрывающимся румынскими войсками». Окончательное решение, по словам A.M. Василевского, было принято «в середине сентября после обмена мнениями между И. В. Сталиным, Г.К. Жуковыми мною».
В своих мемуарах Жуков писал: «После смерти И.В. Сталина появилась некоторая неясность, кто же все-таки является автором плана такого значительного по своим масштабам, эффекту и результатам контрнаступления?… Имели место высказывания, что 6 октября 1942 года Военный совет Сталинградского фронта направил в Ставку свои предложения по организации и проведению контрнаступления по собственной инициативе». Жуков решительно отвергал эту версию и им подобные и заявлял: «Основная и решающая роль во всесторннем планировании и обеспечении контрнаступления под Сталинградом неоспоримо принадлежит Ставке Верховного Главнокомандования и Генеральному штабу… Заслуга Ставки Верховного Главнокомандования и Генштаба состоит в том, что они оказались способными с научной точностью проанализировать все факторы этой грандиозной операции, сумели предвидеть ход ее развития и завершение». Подготовкой плана разгрома немецко-фашистских войск под Сталинградом руководил лично Сталин.
Решающим условием для начала наступления под Сталинградом явилось изменение в общем соотношении сил на советско-германском фронте к ноябрю 1942 года. К середине ноября 1942 года общая численность действующей армии составляла 6124 тысячи человек. На ее вооружении имелось 77 734 орудий и минометов,6956 танков и самоходно-артиллерийских установок, 3254 боевых самолета. К этому же времени общая численность войск Германии и ее союзников составляла 6144 тысячи человек. Они имели более 70 тысяч орудий и минометов, 6600 танков и 3500 боевых самолетов. Приблизительное равновесие было достигнуто Советской страной после тяжелых потерь в живой силе и технике, а также утраты важнейших индустриальных центров страны в первые месяцы войны. Создание в годы сталинских пятилеток новых промышленных центров на востоке страны и беспримерная эвакуация многих важнейших предприятий обеспечили бурный рост оборонной продукции: за 1942 год на Урале она увеличилась в 5 раз, в Поволжье – в 9 раз и в Западной Сибири – в 27 раз. В 1942 году в стране было выпущено более 25 тысяч самолетов, свыше 24 тысяч танков, около 57 тысяч орудий, более 125 тысяч 82-мми 120-мм минометов. Теперь задача состояла в том, чтобы добиться перевеса в живой силе и технике на правильно выбранном направлении решающего удара по противнику.