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. К началу наступления в составе 6-й армии было четыре стрелковых 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, 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. Из трех истребительно-противотанковых полков один насчитывал 20 орудий, а два других – по 19 орудий. 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.
Примыкавшая с юга к 1-й гвардейской армии 3-я гвардейская армия Юго-Западного фронта также получала наступательную задачу. Во-первых, она должна была совместно с 1-й гвардейской армией окружить противника в районе Ворошиловграда. Во-вторых, 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. Левое крыло Юго-Западного фронта, 5-я танковая армия, должно было наступать на запад и во взаимодействии с 3-й гвардейской армией окружить и разгромить противника в районе Красный Сулин. Этот план был во многом характерен для советского командования того периода, тяготевшего к дроблению противника несколькими сходящимися ударами с разных направлений.