Удар на Сталинград, по сути, обеспечивал фланг наступающих на Кавказ армий. Второстепенной задачей наступления на Сталинград было разрушение его как индустриального центра и узла коммуникаций.
Как это часто происходит при подготовке крупных операций, не обошлось без утечки информации о ее подготовке. 19 июня 1942 г. начальник оперативного отдела штаба 23-й танковой дивизии майор Райхель на самолете Физилер «Шторх» вез приказы, предназначенные для первой стадии операции «Блау». Из-за плохой погоды самолет потерял ориентировку и попал в сферу советской войсковой зенитной артиллерий, которой был сбит. Два офицера, в том числе летчик, при падении самолета сгорели, а майор Райхель оставался живым, пытался уничтожить документы и скрыться, но был настигнут пехотинцами в момент падения на землю и убит в перестрелке. Все документы попали в руки советского командования. За утерю документов были наказаны командир ХХХХ армейского корпуса генерал-полковник кавалерии Штумме (удержавший Юхнов и Варшавское шоссе в январских боях 1942 г.), начальник его штаба полковник Франц и командир 23-й танковой дивизии генерал-лейтенант барон фон Бойебург-Ленгсфельд. Несмотря на все хлопоты командования группы армий «Юг», они были преданы суду.
Однако эффект от попадания в руки советского командования важных оперативных документов был явно переоценен Гитлером. Ставка и командующие фронтами, полагая, что наступления подготовлены и на других участках фронта (направление главного удара еще не определилось), не сочли возможным произвести крупные перегруппировки сил и средств по итогам анализа информации, содержавшейся в захваченных документах.
В ходе переговоров И.В. Сталина, А.М. Василевского и С.К. Тимошенко, состоявшихся 20 июня, Верховным Главнокомандующим было сказано следующее: «Возможно, что перехваченный приказ вскрывает лишь один уголок оперативного плана противника. Можно полагать, что аналогичные планы имеются и по другим фронтам. Мы думаем, что немцы постараются что-нибудь выкинуть в день годовщины войны и к этой дате приурочивают свои операции» (Русский архив: Великая Отечественная: Ставка ВГК. Документы и материалы. 1942 г. М., 1996. Т. 16. С. 257). На указанное в захваченных документах направление было разрешено направить две дивизии и 13-й танковый корпус. Одновременно, памятуя о привычке немцев начинать крупные операции сильным ударом авиации, Ставка ВГК усиливала Юго-Западный фронт авиацией. Также на Юго-Западный фронт направлялся А.М. Василевский как один из лучших оперативных умов Красной Армии.
Поскольку разрабатывавшиеся с зимы планы похода на Волгу и Кавказ было менять уже поздно, развертывание немецких войск для операции «Блау» завершалось так, как было задумано ранее, в том числе согласно директивам, захваченные у Рейхеля копии которых лежали в советском Генштабе. К востоку от Курска между верховьями рек Сосна и Сейм на 110-километровом участке фронта развернулись 2-я, 4-я танковая армии и 2-я венгерская армия, объединенные в армейскую группу под общим руководством командующего 2-й немецкой армией генерала барона фон Вейхса.
Основные силы группы «Вейхс» в составе 12 пехотных, трех моторизованных (3, 16-й и «Великая Германия») и четырех танковых (9, 11 — й и 24-й) дивизий были сосредоточены в районе севернее и северо-восточнее Щигры, а на правом крыле группы, на 40-километровом участке, были развернуты только две пехотные дивизии 2-й венгерской армии. Северный фланг этой группы обеспечивался LV армейским корпусом, подчиненным непосредственно командующему армейской группой. Этот корпус имел в своем составе 45, 95-ю и 299-ю пехотные дивизии и пехотную бригаду СС. Основными инструментами, которыми предполагалось взламывать советскую оборону, по-прежнему были моторизованные корпуса. Их у Вейхса было два — XXXXVIII (24-я танковая дивизия и моторизованная дивизия «Великая Германия») Фердинанда Гейма и XXIV (9-я танковая, 3-я моторизованная и 377-я пехотные дивизии) Виллибальда Лангемана. Если быть точным, то 22 апреля 1942 г. XXXXVIII моторизованный корпус был переименован в танковый корпус. 11-я танковая дивизия подчинялась XIII армейскому корпусу, а 16-я моторизованная — III венгерскому. XXXXVIII, XXIV и XIII корпуса подчинялись 4-й танковой армии Германа Гота, VII армейский и III венгерский — 2-й венгерской генерала Яны.
Задачей армейской группы «Вейхс» был прорыв обороны советских войск с последующим развитием наступления силами 4-й танковой армии на Воронеж с целью овладения последним. Войска 2-й армии совместно с LV армейским корпусом должны были создать силами пехотных дивизий прочный фронт обороны от Ливны до Воронежа. Главные силы 2-й венгерской армии, усиленные VII армейским немецким корпусом, после прорыва нашей обороны южнее Щигры должны были развивать наступление на юго-восток и овладеть районом Старого Оскола, а в последующем выдвинуться на р. Дон южнее Воронежа до Лиски.