Основным инструментом для реализации плана наступления Юго-Западного фронта должна была стать подвижная группа в составе нескольких танковых корпусов, которая должна была «отрезать всю территорию Донбасса, окружить и уничтожить войск, противника» (Русский Архив. Великая Отечественная. Прелюдия Курской битвы. Т.15 (4—3). М.: Терра, 1997. С.189). Во главе подвижной группы командующий Юго-Западным фронтом поставил своего заместителя генерал-лейтенанта М.М.Попова. Всего в трех танковых корпусах подвижной группы было 137 танков. В состав подвижной группы Попова были включены 4-й гвардейский танковый, 3, 10-й и 18-й танковые корпуса, 57-я гвардейская стрелковая и 52-я стрелковая дивизии, а также средства усиления. В первом эшелоне должна была двигаться «тройка» из трех танковых корпусов. Роль «коренного» в этой тройке получил 10-й танковый корпус генерал-майора танковых войск В.Г.Буркова. «Пристяжными» стали 3-й танковый корпус генерал-майора танковых войск М.Д.Синенко на правом фланге и 18-й генерал-майора танковых войск Б.С.Бахарова — на левом. 4-й гвардейский танковый корпус генерал-майора П.П.Полубоярова по первоначальному плану операции находился во втором эшелоне.
В полном согласии с советской военной теорией ввод в сражение подвижной группы планировался после прорыва фронта противника стрелковыми соединениями 1-й гвардейской армии В.И.Кузнецова и 6-й армии генерал-лейтенанта Ф.М.Харитонова. После ввода в прорыв эти две армии правого крыла Юго-Западного фронта должны были обеспечить действия подвижной группы М.М.Попова, наступая на запад и юго-запад. Наиболее сложной была задача 6-й армии, обеспечивавшей стык с Воронежским фронтом. Впоследствии армия Ф.М.Харитонова стала одним из главных действующих лиц разыгравшейся на заснеженных полях под Харьковом драмы. По иронии судьбы с Барвенковско-Лозовской операцией в наступлении зимой 1943 г. совпадал даже номер армии, наступающей к Днепру. К началу наступления в составе 6-й армии было четыре стрелковые дивизии (350, 172, 267-я и 6-я), 106-я стрелковая бригада, 115-я танковая бригада, 212-й танковый полк и три истребительно-противотанковых артиллерийских полка (462-й, 870-й и 150-й). Армия успела понести потери в предыдущих боях, и численность ее частей и соединений была далека от штатной. Наиболее сильной была 6-я Краснознаменная стрелковая дивизия полковника Я.Л.Штеймана (смененного 10 февраля полковником Л.М.Горяшиным), насчитывавшая на 27 января 1943 г. 9435 человек. Остальные стрелковые дивизии были существенно слабее: 350-я стрелковая дивизия генерал-майора А.П.Гриценко насчитывала 6449 человек, 267-я полковника В.А.Герасимова — 4100 человек и 172-я полковника Н.С.Тимофеева — 3462 человека. Четырехбатальонная 106-я стрелковая бригада была сравнима по численности с дивизиями и насчитывала 3421 человека. 115-я танковая бригада располагала 16 танками, 212-й танковый полк — 12. Фронт армии составлял 60 км, главный удар наносился на правом фланге в полосе шириной 20 км. 6-я армия обеспечивала ввод в прорыв 3-го танкового корпуса, а затем должна была наступать на запад, продвинувшись на седьмой день наступления на 110 км.
Занимавшие полосу к югу от 6-й армии 1-я и 3-я гвардейские армии Юго-Западного фронта также получали наступательную задачу. Они должны были окружить противника в районе Ворошиловграда ударами по сходящимся направлениям. Для этого в 3-й гвардейской армии создавалась подвижная группа для выхода в район Сталино (ныне Донецк). Основу подвижной группы составлял 8-й кавалерийский корпус. Наступая через Дебальцево на Макеевку и Сталино, подвижная группа 3-й гвардейской армии должна была соединиться с подвижной группой М.М.Попова.
Поддержку с воздуха войскам Юго-Западного фронта должна была оказывать 17-я воздушная армия, насчитывавшая к моменту начала операции «Скачок» 274 исправных самолета. В середине февраля армия пополнилась бомбардировочной авиадивизией самолетов А-20 «Бостон», поставляемых по ленд-лизу, и отдельным авиаполком в составе семи новейших по тем временам самолетов-бомбардировщиков Ту-2.
Если зимой 1942 г. от наступления на сам город Харьков пришлось отказаться, то зимой 1943 г. пробитая в построении немецких войск брешь вовлекала в наступление на запад также войска Воронежского фронта на харьковском направлении. Замысел операции по освобождению Харьковского промышленного района и города Белгорода, получившей кодовое наименование «Звезда», появился на свет еще до начала Воронежско-Касторненской операции. По указанию Ставки ВГК началась разработка плана операции. 21 января представитель Ставки ВГК А.М.Василевский и командующий Воронежским фронтом Ф.И.Голиков представили на рассмотрение командования план операции по овладению районом Харькова и Белгорода. В полночь 23 января Сталин утвердил ее и лично продиктовал обычную в таких случаях директиву. Начало операции «Звезда» намечалось на 1 февраля 1943 г. Глубина ее составляла почти 250 километров.
Для овладения районом Харькова назначались 38-я, 40-я общевойсковые и 3-я танковая армии, 18-й отдельный стрелковый корпус (вскоре «повышенный в звании» до 69-й армии) и 6-й гвардейский кавалерийский корпус Воронежского фронта. В боевой состав 38-й армии согласно распоряжению Ф.И.Голикова от 28 января 1943 г. назначались: 240, 167, 206-я и 237-я стрелковые дивизии 38-й армии, 232-я стрелковая дивизия и 253-я стрелковая бригада из 60-й армии. Средствами усиления 38-й армии были 180, 14-я и 150-я танковые бригады, три артполка РГК. В боевой состав 40-й армии, наступавшей на Харьков через Белгород, назначались 303-я и 100-я стрелковые дивизии из состава 60-й армии, 25-я гвардейская, 183, 309, 107, 340-я и 305-я стрелковые дивизии, 4, 6-я и 8-я лыжные бригады и 129-я стрелковая бригада. Средствами усиления армии по плану командования фронтом, были 4-й танковый корпус, 10-я артиллерийская дивизия, 4-я дивизия РС и 5-я дивизия ПВО. Наиболее сильным объединением Воронежского фронта, ставшим основным участником сражения за город Харьков, была 3-я танковая армия генерал-лейтенанта Павла Семеновича Рыбалко.
Зимой 1943 г. танковая армия П.С.Рыбалко, как это было принято в тот период, была смешанного состава, помимо танковых соединений в нее входили стрелковые дивизии. По своей структуре и задачам она во многом напоминала немецкие моторизованные и танковые корпуса. К моменту начала операции танковые войска были представлены 12-м танковым корпусом генерал-майора танковых войск М.И.Зиньковича, 15-м танковым корпусом генерал-майора танковых войск В.И.Копцова и 179-й отдельной танковой бригадой полковника Ф.Н.Рудкина. Помимо двух танковых корпусов в состав армии входили 48-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора Н.М.Маковчука, 62-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора Г.М.Зайцева, 184-я стрелковая дивизия полковника С.Т.Койды, 160-я — полковника М.П.Серюгина и 111 -я — полковника С.П.Хотеева. В оперативном подчинении штаба 3-й танковой армии также находился 6-й кавалерийский корпус генерал-майора С.В.Соколова, предназначенный для обеспечения операции с юга. Боевой и численный состав танковых и стрелковых соединений 3-й танковой армии на момент начала операции показан в таблице 1. Армия П.С.Рыбалко начала операцию без оперативной паузы, сразу же после завершения предыдущего наступления.
Всего, с учетом всех частей и соединений, численность войск 3-й танковой армии составляла: 57 557 бойцов и командиров, 9502 автомата, 1250 ручных пулеметов, 535 станковых пулеметов, 1353 противотанковых ружья (ПТР), 1223 миномета различных систем, 189 противотанковых орудий, 256 орудий калибра 76 мм, 116 гаубиц калибра 122 мм, 17 орудий калибра 152 мм. Численность танкового парка армии была 223 машины, из них только 85 были боеготовыми.
Исходные рубежи для наступления 3-й танковой армии были образованы внешним фронтом окружения немецких войск в предыдущей операции. 7-й кавалерийский корпус (ставший 19 января 1943 г. 6-м гвардейским кавалерийским корпусом), согласно принятой в Красной Армии технике ведения операций, прорвался глубоко вперед и захватил рубеж реки Оскол и станцию Валуйки. Вскоре к нему присоединилась 184-я стрелковая дивизия. Эти два соединения обеспечили развертывание армии на рубеже Валуйки — Уразово — Каменка для проведения операции «Звезда». К 31 января войска 3-й танковой армии в основном завершили ликвидацию окруженного в Воронежско-Касторненской операции противника и сосредоточились на занятом ранее пехотинцами и кавалеристами рубеже. Длительные марши и бои отрицательно сказались прежде всего на танковом парке армии. К моменту выхода на исходные рубежи для наступления в составе 12-го танкового корпуса было в строю 20 танков, 15-го танкового корпуса тоже 20 танков и в составе 179-й отдельной танковой бригады 10 танков. Поддержку с воздуха наступлений Воронежского фронта осуществляла 2-я воздушная армия генерал-майора авиации Смирнова.
