В соответствии с этой директивой Рокоссовский направил 15 октября около восьми часов вечера генералу армии Жукову доклад № 0053/оп плана операции по разгрому Орловской группировки противника.[375]
Главную роль в предстоящей операции теперь предстояло сыграть 66-й армии. В состав ударной группы армии включались четыре свежие стрелковые дивизии (62, 252, 212, 226-я), три танковые бригады (91, 121, 64-я), 664 орудия полевой артиллерии и 12 минометных полков. Ударной группе предстояло прорвать оборону противника и, наступая в общем направлении на Орловку, соединиться со Сталинградским гарнизоном в районе выс. 75, 9. Вспомогательные удары намечалось нанести: в целях обеспечения правого фланга ударной группы двумя стрелковыми дивизиями 66-й армии в направлении совхоз «Опытная станция», разъезд Древний Вал, а для обеспечения левого фланга ударной группы – двумя стрелковыми дивизиями и 58-й танковой бригадой (8 танков). Три левофланговые стрелковые дивизии 24-й армии наносили удар в общем направлении на Культстан, обеспечивая правый фланг 66-й армии от контратак противника с запада и юго-запада. За счет артиллерии и минометных частей 66-й и 24-й армий Рокоссовский намечал создать на направлении главного удара плотность в 74 орудия на 1 км фронта. К операции привлекалась фронтовая авиация (65 истребителей, 80 штурмовиков и 60 ночных бомбардировщиков).
Всю операцию намечалось провести с 20 по 23 октября. На третий день планировалось соединиться со сталинградским гарнизоном, а на четвертый – совместно с частями сталинградского гарнизона разгромить или блокировать орловскую группировку противника. В целях обеспечения выполнения задачи войсками фронта Рокоссовский просил поддержать их огнем артиллерии с восточного берега Волги, а также в первые два дня операции помочь авиацией из резерва Главного Командования.
16 октября Жуков и Василевский сообщили Рокоссовскому:
