Учитывая тяжелое положение 62-й армии, Ставка ВГК приказала провести в октябре наступательную операцию. Левофланговые 57-я и 51-я армии Сталинградского фронта должны были нанести удар 20 октября в общем направлении – озера Цаца, Тундутово. Одновременно намечалось в центре Донского фронта нанести встречный удар в общем направлении на Котлубань, Алексеевку. С этой целью предусматривалось использовать семь стрелковых дивизий, направленных на усиление Донского фронта. Начальник Генерального штаба генерал-полковник А. М. Василевский, сообщая об этом 7 октября генерал-лейтенанту К. К. Рокоссовскому, отмечал:
Рокоссовский в своих мемуарах «Солдатский долг» отмечал:
В своем докладе № 0028/оп от 9 октября начальнику Генштаба генерал Рокоссовский подчеркивал, что войска 1-й гвардейской, 24-й и 66-й армий, которые предполагалось использовать в планируемой операции, сильно ослаблены в ходе продолжительных боев[373]. В каждой стрелковой дивизии оставалось не более батальона штыков.
Для претворения в жизнь указаний Ставки ВГК командующий Донским фронтом намечал создать в 24-й армии ударную группу в составе прибывающих семи стрелковых дивизий (226, 219, 252, 62, 277, 293, 333-я). С целью обеспечения флангов ударной группы и расширения прорыва предполагалось нанести вспомогательные удары: справа – силами четырех стрелковых дивизий 1-й гвардейской армии в направлении разъезд Конный, Гумрак; слева – тремя стрелковыми дивизиями 66-й армии в направлении на Орловку. На четвертый день операции планировалось завершить окружение группировки противника в районе Орловки и выйти на соединение со сталинградским гарнизоном в районе северо-западнее опушки леса юго-восточнее Орловки. К исходу пятого дня, 24 октября, предусматривалось блокировать и уничтожить орловскую группировку совместно с войсками сталинградского гарнизона и подготовить удар в юго-западном направлении совместно с войсками Сталинградского фронта.
Ставка ВГК, рассмотрев 11 октября представленный Рокоссовским план, не утвердила его. 15 октября он получил новую директиву Ставки ВГК за № 170668, которую подписали Жуков и Василевский: