Удары 13-й и 40-й армий мыслились главными. Обе армии, соединившись у Касторного, замыкали кольцо окружения вокруг всей 2-й немецкой армии в Воронежском выступе [7; 305], [29; 404], [19; 353], [21; 106], [48; 91].
Кроме того, предусматривалось нанесение рассекающих ударов. Для этой цели 38-я армия (командующий – генерал-лейтенант Н.Е. Чибисов) должна была наступать из района Тербуны 2-ые главными силами на Нижнюю Ведугу, а одной дивизией на Касторное. Навстречу основным силам 38-й армии из района Яблочное наносила удар 60-я армия (командующий – генерал-майор И.Д. Черняховский) Воронежского фронта. Одна дивизия этой армии должна была продвигаться вдоль правого берега Дона на Латное [7; 305], [29; 404], [19; 353].
В целом надо отметить, что перед нами вновь классические «Канны». Подобно Острогожско-Россошанской операции, помимо подсечения флангов вражеской группировки предусматривались рассекающие удары в лоб. С той лишь разницей, что силы для этих лобовых ударов выделялись значительно большие. Если в Острогожско-Россошанской операции лобовой рассекающий удар наносился силами одного стрелкового корпуса (18-го), то в Воронежско-Касторненской эта задача возлагалась на две армии – 38-ю и 60-ю.
13-й, 38-й и 60-й армиям предстояло взламывать создававшуюся несколько месяцев оборону немецких соединений, к тому же никак не разбавленных союзниками.
В этом отношении 40-й армии повезло больше – она должна была наступать на «мягкое подбрюшье» – наспех созданную полосу обороны южного фаса Воронежского выступа, часть из которой защищалась венграми.
Правда, перед 40-й армией вставала другая сложность – ей предстояло начинать новую наступательную операцию без оперативной паузы, фактически ещё в период проведения Острогожско-Россошанской операции. Следовательно, и подготовку к новой операции приходилось вести «без отрыва от производства», т.е. проводя боевые действия по уничтожению острогожско-россошанской группировки противника. Принимая во внимание сложнейшие погодные условия (см. выше), данная подготовка была труднейшим делом, с которым, тем не менее, 40-я армия успешно справилась.
Всего для участия в операции из состава Воронежского и Брянского фронтов привлекалось двадцать семь стрелковых дивизий, семь стрелковых бригад, два танковых корпуса, восемь отдельных танковых бригад, три отдельных танковых полка и два отдельных танковых батальона [19; 354].
Из этого количества сил и средств на направлениях, избранных для ударов, было сосредоточено 72% стрелковых войск, 90% артиллерийских средств и все 100% танковых войск [19; 354].
В отличие от Острогожско-Россошанской операции, «Канны» которой были асимметричными, Воронежско-Касторненская операция была строго симметрична – для ударов на окружение со стороны обоих фронтов привлекались примерно равные силы (в том числе, по одному танковому корпусу) [19; 354].
Так же как и при подготовке Острогожско-Россошанской операции, при подготовке Воронежско-Касторненской потребовалась крупная перегруппировка