Части усиления, обещанные Верховным главнокомандующим, начали прибывать в армию уже в декабре. Ставка придала армии 10-ю артиллерийскую дивизию, возглавляемую полковником В. Б. Хусидом, 4-ю гвардейскую минометную дивизию полковника С. А. Бордина и 5-ю зенитную артиллерийскую дивизию полковника В. М. Шевелева. Такого усиления артиллерией армия еще не получала даже в августе и сентябре под Сталинградом. Теперь же только в трех дивизиях было восемь артиллерийских полков, две гвардейские минометные бригады, два гвардейских минометных полка и четыре зенитных артиллерийских полка.
Благодаря этому, а также сосредоточению войсковой артиллерии командование армии смогло накануне Острогожско-Россошанской наступательной операции осуществить массирование артиллерийских средств на участке прорыва. Здесь оно имело по 108 орудий и минометов на 1 км фронта, причем армейская артиллерийская группа дальнего действия состояла из одиннадцати дивизионов, имевших по шесть орудий калибра 122 мм и выше. Кроме вышеупомянутой дивизии реактивной артиллерии (4-й) в распоряжении К. С. Москаленко имелись также четыре отдельных полка и один отдельный дивизион реактивной артиллерии.
Вместе с тем танков в армии оказалось меньше, чем намечалось по плану. Это было связано с тем, что 4-й танковый корпус не смог своевременно прибыть в полосу 40-й армии и не принимал участия в Острогожско-Россошанской операции. В распоряжении К. С. Москаленко оказались лишь три отдельные танковые бригады (86, 116, 150 тбр). Они имели по списку 133 боевые машины (в реальности — 89), которые использовались для непосредственной поддержки пехоты. Из-за опоздания 4-го танкового корпуса в армии оказалось танков ненамного больше, чем у противника, имевшего во втором эшелоне, северо-западнее сторожевского плацдарма, 700-й сводный танковый батальон, насчитывавший 10 средних танков Pz.Kpfw.38(t), 10 САУ StuG.III.Ausf.F/F8 из 201-го дивизиона штурмовых орудий и 40 легких танков чешского производства Pz.Kpfw.38(t)[5].
Боевой состав танковых войск Красной армии в Острогожско-Россошанской операции[6] (13–27 января 1943 года)
| Наименование соединений | Тип танка | По списку | Примечание |
| 40-я общевойсковая армия | |||
| 116-я танковая бригада (на 13.01.1943 года) | КВ | 23 | Танки КВ и Т-70 оборудованы сиренами-свистками для проведения психических атак |
| Т-70 | 5 | ||
| 150-я танковая бригада (на 13.01.1943 года) | Т-34 | 29 | 2 танка оборудованы противоминными тралами |
| Т-70 | 10 | ||
| Т-60 | 4 | ||
| 86-я танковая бригада (на 13.01.1943 года) | КВ | 6 | — |
| Т-34 | 12 | ||
| 26-й и 34-й отдельные дивизионы бронепоездов | В каждом дивизионе было по 2 бронепоезда | ||
| 18-й отдельный стрелковый корпус | |||
| 96-я танковая бригада (на 14.01.1943 года) | Т-34 | 15 | На танках бригады было нанесено наименование: «Челябинский комсомолец». |
| Т-60 | 6 | ||
| БА-10 | 4 | ||
| 192-я танковая бригада (на 14.01.1943 года) | М 3 средний | 34 | Состояла из 416-го и 417-го танковых батальонов |
| М 3 легкий | 16 | ||
| 262-й танковый полк (на 12.01.1943 года) | КВ-1С | 21 | — |
6
Без учета бронетанковых соединений 3-й танковой армии, а также частей оперативно ей подчиненных на время операций (173-й и 201-й, а также, возможно, 179-й отдельной танковой бригады).