Внешний фронт окружения находился на удалении 40—140 км от внутреннего фронта окружения.
Не имея поблизости свободных резервов, советское командование было вынуждено усиливать внешний фронт окружения, прежде всего его юго-западное и южное направления, за счет внутреннего фронта окружения. В последних числах ноября для этой цели перебрасывалась часть стрелковых дивизий из 65-й и 21-й армий Донского фронта на тормосинское направление, а дивизии 51-й армии, остававшиеся до этого времени на внутреннем фронте, — на южный фас внешнего фронта, то есть на котельниковское направление.
Одновременно, учитывая довольно благоприятную обстановку, сложившуюся на среднем течении Дона, Ставкой ВГК было признано целесообразным провести дополнительную операцию силами Юго-Западного и левого крыла Воронежского фронтов с целью расширить фронт наступления и нанести по противнику удар в общем направлении на Миллерово, Ростов. Предполагалось, что успех этой операции может создать условия для полного разгрома группировки противника на южном крыле советско-германского фронта и вместе с тем более надежно обеспечить с запада и юго-запада ликвидацию окруженной в Сталинграде группировки. Замысел советского командования заключался в том, чтобы, сдерживая наступление главной группировки противника силами Сталинградского фронта, разгромить окруженные в Сталинграде войска, одновременно подготовить и провести крупную наступательную операцию на Среднем Дону с целью окончательного разгрома группы армий «Дон» и выхода в тыл кавказской группировке противника (операция получила условное наименование «Сатурн»).
В целях удобства управления войсками Юго-Западного фронта, участвовавшего в двух операциях, было принято решение разделить 1-ю гвардейскую армию на две части. Соединения, планируемые для участия в операции «Сатурн», оставить в составе этой армии, назначив командующим этой армией генерал-лейтенанта В. И. Кузнецова, а из остальных соединений, действовавших на рубеже рек Дон, Кривая и Чир до Чернышевской, создать новую, 3-ю гвардейскую армию во главе с генерал-лейтенантом Д. Д. Лелюшенко.
Гитлеровское командование также испытывало острую потребность в резервах, чтобы с их помощью выправить катастрофическое положение своих войск на сталинградском и кавказском направлениях. Чтобы не допустить переброску резервов из группы армий «Центр», Ставка приняла решение одновременно с проведением контрнаступления в районе Сталинграда организовать наступление войск Калининского и Западного фронтов против немецко-фашистских войск, занимавших ржевско-вяземский выступ. К 8 декабря подготовка наступления была закончена. Начавшаяся операция не достигла своей главной цели — ликвидации ржевского выступа, но активные действия советских войск не позволили германскому командованию перебросить значительные подкрепления с этого участка в район Сталинграда. Более того, чтобы сохранить за собой ржевско-вяземский выступ, оно было вынуждено перебросить в этот район четыре танковых и одну моторизованную дивизии.
Для германского командования разгром в районе Сталинграда грозил разрастись в катастрофу большого стратегического масштаба. Поэтому оно для стабилизации фронта обороны своих войск на сталинградском направлении, деблокады своей окруженной под Сталинградом группировки и вывода с Кавказа группы армий «А» и восстановления, таким образом, сплошного фронта, решило сосредоточить свежие силы в районах Тормосина и Котельникова и в первую очередь ударами в направлении на Сталинград прорвать кольцо окружения вокруг 6-й и части сил 4-й танковой армий. Для решения этих задач создавалась группа армий «Дон», в которую включались все войска, действовавшие к югу от среднего течения Дона до астраханских степей, а также группировка, окруженная под Сталинградом. Командующим был назначен генерал-фельдмаршал Э. Манштейн.
Главную ударную силу в составе группы армий «Дон» в районе Котельникова составляла армейская группа «Гот», которая включала 4-ю танковую армию (командующий генерал-полковник Гот). В группу армий входили также остатки немецких войск, отброшенные на нижнее течение реки Чир (к югу от Суровикино) и на Дон между Нижне-Чирской и Верхне-Курмоярской, а также разбитая южнее Сталинграда и отброшенная в район Котельниково 4-я румынская армия в составе четырех пехотных и двух кавалерийских дивизий.