21-му и 23-му танковым корпусам, которыми командовали генералы Г.И. Кузьмин и Е.Г. Пушкин, приказывалось к исходу пятого дня операции выйти в район Водолага, Мерефа, перерезать все пути из Харькова на юго-запад. В дальнейшем эти корпуса во взаимодействии с частями 3-го гвардейского кавалерийского корпуса должны были завершить окружение харьковской группировки противника. 6-му кавалерийскому корпусу ставилась задача к исходу пятого дня операции овладеть Красноградом и обеспечить 6-ю армию от контрударов с запада и юго-запада. 2-й кавалерийский корпус, находившийся во фронтовом резерве, имел задачу быть в готовности к нанесению контрударов в случае, если противник предпримет ответные действия против наших войск на барвенковском плацдарме.
В соответствии с принятым решением армиям были указаны полосы наступления, участки прорыва и выделяемые средства усиления. Они наступали в полосе от 15 (28-я армия) до 130 км (21-я армия), имея участки прорыва от 14 (21-я армия) до 26 км (38-я армия). На них сосредоточивалось от трех (в 21-й армии) до шести дивизий (в 28-й и 6-й армиях). Наибольшим количеством средств усиления располагали 28-я и 6-я армии (9–14 артиллерийских полков РВГК, по четыре стрелковые бригады, по 5–6 инженерно-саперных батальонов). Действуя на направлениях главных ударов, эти армии имели подвижные группы и строили свой боевой порядок в два эшелона. Остальные армии вторых эшелонов не имели. Плотность сил и средств на участках прорыва была значительно ниже даже предвоенных нормативов и в шесть раз ниже тех, которые будут достигнуты в наступательных операциях советских войск в 1944–1945 гг.
Глубина боевых задач первого этапа наступления определялась в 20–30, второго – 15–30 км.
Ввиду ограниченных возможностей авиации основные задачи по огневому поражению противника возлагались на артиллерию. К началу операции фронт имел восемнадцать артиллерийских полков резерва Ставки ВГК и четырнадцать артиллерийских полков, переданных ему на усиление из состава Южного фронта. Из этих тридцати двух полков тринадцать сосредоточивались на участке прорыва южной ударной группы, наносившей главный удар, остальные обеспечивали наступление северной ударной группы. Таким образом, распределение артиллерии не соответствовало важности задач, выполнявшихся войсками в операции. Это отразилось и на созданных плотностях артиллерии на участках прорыва. Ее плотность в армиях северной ударной группы составляла в среднем 60 орудий и минометов в 28-й армии и около 19 орудий и минометов – в 38-й армии. На участке прорыва 6-й армии она не превышала 32 орудий и минометов на 1 км фронта. Следует отметить также, что четырнадцать артиллерийских полков к началу наступления не успели завершить перегруппировку и в артиллерийской подготовке не участвовали.
Командование Юго-Западного фронта отдало специальные указания об использовании артиллерии в наступлении. В них подчеркивалось, что «при небольших плотностях артиллерии и ограниченном отпуске боеприпасов массирование огня приобретает исключительно важное значение. Маневр траекториями может быть осуществлен только жестким централизованным управлением».
Группировка артиллерии в армиях была обычной для того времени. В масштабе армии создавались армейские артиллерийские группы, предназначавшиеся для подавления артиллерии, резервов противника и для усиления огня групп поддержки пехоты на важнейших направлениях. В 6-й армии, например, армейская артиллерийская группа состояла из 3-го и 7-го гвардейских, 671-го и 209-го артиллерийских полков, 5-го и 55-го гвардейских минометных полков, 206-го отдельного гвардейского минометного дивизиона и обеспечивалась 834-м отдельным разведывательным артиллерийским дивизионом. Армейская группа делилась на правую и левую подгруппы, которые действовали в полосах стрелковых дивизий, наступавших на направлении главного удара.
Как видим, с точки зрения огневого поражения противника при подготовке операции допускались серьезные просчеты. Они были связаны с неудовлетворительной организацией перегруппировок, с непродуманным использованием артиллерии вторых эшелонов и подвижных групп. Были и объективные причины: ограниченное количество орудий и минометов, слабая обеспеченность боеприпасами.
В ходе подготовки к наступлению было спланировано использование авиации. В ночь перед атакой предусматривалось нанесение ночной авиацией удара по тылам, узлам связи и опорным пунктам немецких войск. С началом артиллерийской подготовки вся авиация Юго-Западного фронта (150 бомбардировщиков и штурмовиков) должна была действовать на участках прорыва армий, нанося удары по опорным пунктам, живой силе, огневым позициям артиллерии и минометов. С момента атаки она должна была переключиться на подавление резервов, нарушение движения через основные узлы дорог в ближайшем тылу противника и обеспечение действий подвижных групп.