4-й гвардейский стрелковый корпус (35-я и 41-я гвардейские стрелковые дивизии, 195-я стрелковая дивизия);
6-й гвардейский стрелковый корпус (38-я и 44-я гвардейские стрелковые дивизии, 1-я стрелковая дивизия);
153-я стрелковая дивизия, 4 отдельных батальона ПТР.
Танковые войска — 18-й танковый корпус (110-я, 170-я, 181-я танковые бригады, 32-я мотострелковая бригада), 24-й танковый корпус (4-я гвардейская танковая бригада, 54-я и 130-я танковые бригады, 24-я мотострелковая бригада), 25-й танковый корпус (111-я, 162-я, 175-я танковые бригады, 16-я мотострелковая бригада), 126-й и 141-й отдельные танковые полки, 52-й и 53-й отдельные мотоциклетные батальоны.
Артиллерия — 9-я артиллерийская дивизия (к началу операции в наличии 4 артполка), 2 гвардейских минометных полка и 13 гвардейских минометных дивизионов, одна зенитно-артиллерийская дивизия (4 полка), один зенитно-артиллерийский полка и 2 отдельных зенартдивизиона.
Инженерные войска — 62-я инженерно-саперная бригада, 3 понтонно-мостовых батальона и 2 отдельных инженерных батальона.
3-я гвардейская армия:
14-й стрелковый корпус (14-я и 50-я гвардейские стрелковые дивизии, 159-я стрелковая дивизия);
197-я, 203-я, 266-я и 278-я стрелковые дивизии, 90-я и 94-я стрелковые бригады.
Танковые войска — 1-й гвардейский механизированный корпус (1-я, 2-я и 3-я гвардейские механизированные бригады, 16-й и 17-й гвардейские танковые полки), 22-я мотострелковая бригада, 114-й, 119-й и 243-й отдельные танковые полки, 50-й и 54-й отдельные мотоциклетные батальоны.
Артиллерия — 7-я артиллерийская дивизия (8 артполков), 2 артполка, 3 истребительно-противотанковых артполка, 2 минометных и один гвардейский минометный полки, 2 гвардейских минометных дивизиона, 4 зенитно-артиллерийских полка.
Инженерные войска — 15-я инженерно-минная бригада, 2 понтонно-мостовых батальона, отдельный инженерный батальон.
Со стороны противника этим войскам противостояли 8-я итальянская армия и оперативная группа «Холлидт». При этом три дивизии левофлангового итальянского Альпийского корпуса, стоявшие на Дону в полосе 6-й армии, оказались вне зоны советского наступления. На юге, за полосой группы «Холлидт» держали оборону остатки 3-й румынской армии, находящиеся против правого крыла 5-й танковой армии Юго-Западного фронта, однако оба этих соединения участия в декабрьской операции практически не принимали, поэтому их вполне можно исключить из рассмотрения.
С севера на юг войска противника располагались следующим образом:
8-я итальянская армия:
Альпийский корпус (генерал Габриэле Наски) — 3 дивизии: «Тридентина» (2-я альпийская), «Джулия» (3-я альпийская), «Кунеэнсе» (4-я альпийская).
2-й армейский корпус (генерал Джиованни Канджери) — 2 1/3 дивизии: «Коссерия» (5-я пехотная), 318-й гренадерский полк из состава 213-й немецкой пехотной дивизии, «Равенна» (3-я пехотная).
35-й армейский корпус (бывш. CSIR) — 2 дивизии: 298-я пехотная дивизия (нем.), «Пасубио» (9-я пехотная) — моторизованная.
29-й армейский корпус (с германским штабом, генерал Ганс фон Обстфельдер) — 3 дивизии: «Торино» (52-я пехотная) — моторизованная, «Челере» (3-я «кавалерийская») — она же моторизованная дивизия «Принц Амедео герцог д’Аоста» (Principe Amedeo Duca d’Aosta — PADA), «Сфорцеска» (2-я пехотная).
В качестве армейского резерва в тылу «Альпийского корпуса» находилась 156-я пехотная дивизия «Виченца», не имевшая тяжелого вооружения. Кроме того, имелось четыре добровольческих бригады «чернорубашечников» — «Валле Скривиа», «Леонесса», «3 января» и «23 марта» — в общей сложности 18 хорошо моторизованных «штурмовых» батальонов. Две последних бригады тоже составляли армейский резерв, на позициях находились лишь их запасные батальоны.
Незадолго до начала советского наступления в полосу армии началась переброска трех немецких дивизий — 385-й и 387-й пехотных и 27-й танковой. Последняя имела в своем составе всего 47 танков различных марок — однако ей дополнительно были приданы 700-й отдельный сводный танковый батальон (40 Pz.38 (t) и 10 Pz.IV модификации F1 на 4 ноября), а также 201-й дивизион штурмовых орудий (45 Stug.III). Дивизия с приданными ей частями была разделена на три «боевых группы», использовавшихся по отдельности для усиления итальянских частей[19]. Позже, уже в ходе советского наступления, в район Кантемировки были направлены кавалерийская дивизия СС «Фегелейн» и «пожарная группа» Польмана, спешно созданная на основе батальона «Охрана фюрера» из состава моторизованной дивизии «Великая Германия».