Войска Калининского фронта генерала И. С. Конева должны были нанести удар силами своего левого крыла, выйти в тыл клинской группировки врага, а затем во взаимодействии с войсками правого крыла Западного фронта уничтожить ее. Войскам Юго-Западного фронта маршала С. К. Тимошенко предстояло окружить и уничтожить елецко-ливенскую группировку противника, поставив под угрозу тылы 2-й танковой армии врага, что содействовало бы ее разгрому войсками левого крыла Западного фронта.
Подготовка к контрнаступлению проводилась в условиях продолжавшегося наступления войск противника. В директиве № 0047/оп командующего Западным фронтом от 4 декабря отмечалось:
Таким образом, генерал армии Жуков предусматривал последовательный разгром противника на отдельных направлениях. В соответствии с этим каждой армии ставились конкретные задачи.
1-й ударной армии генерал-лейтенанта В. И. Кузнецова предстояло перейти в наступление 3 декабря, освободить сначала из окружения группу войск генерала Ф. Д. Захарова в районе Федоровка, Каменка, а затем наступать в направлении Клина и во взаимодействии с 30-й армией справа и 20-й армией слева разбить клинско-солнечногорскую группу противника.
Командующему 30-й армией генерал-майору Д. Д. Лелюшенко было приказано с утра 6 декабря перейти в решительное наступление всеми силами. Главный удар нанести в направлении Ручьи, Борщевка, Клин, охватывая Клин с севера, вспомогательный удар – в направлении Искрина, Ново-Завидовский и в направлении Рогачево. Ближайшая задача – разбить противостоящего противника и к исходу 7 декабря овладеть Ново-Завидовский, Клин.
20-я армия генерал-лейтенанта А. А. Власова должна была с 7 часов 3 декабря перейти в решительное наступление всеми силами в общем направлении Химки, Солнечногорск, разгромить в течение 3 —6 декабря противника и овладеть Солнечногорском обходом с юго-запада и севера.