Танковые соединения достигли исходного рубежа для нового наступления очень слабыми силами: в 12-м и 15-м танковых корпусах в строю было по 20 танков, в 179-й отдельной танковой бригаде — 10, в 201-й отдельной танковой бригаде — 35.145 Танковый «кулак» армии, называвшейся «танковой» и включавшей в себя два танковых корпуса и две отдельных танковых бригады, сократился до неполных двух танковых бригад. В этой связи командующий армией принял необычное решение:
Решение П. С. Рыбалко было утверждено командующим Воронежским фронтом Ф. И. Голиковым. Начало общего наступления было назначено на 2 февраля 1943 г.147
К началу наступления 3-я танковая армия насчитывала 57 557 чел. личного состава. Артиллерийское вооружение армии состояло из 1223 минометов различных калибров и 588 орудий. Танковые соединения насчитывали в общей сложности 223 танка различных типов, из которых в строю были лишь 85 машин, остальные ввиду технических неисправностей, отсутствия горючего или застревания в снегу и на препятствиях были разбросаны вдоль всего пути следования армии от Бутурлиновки и на местах прошедших боев.148 Для пополнения армии в соответствии с планом операции «Звезда» было выделено около 100 танков «россыпью», однако прибыть к началу операции они не успели: лишь 2 и 4 февраля на станции Икорец было выгружено в общей сложности 97 танков Т-34.149
Основной станцией снабжения армии по-прежнему оставалась Бутурлиновка. Тыловые коммуникации армии растянулись на 270 км. Для сокращения протяженности путей подвоза армии основная станция снабжения с 4 февраля должна была быть перенесена в Россошь, однако ввиду отсутствия подвижного состава армейские склады даже не начинали погрузку, и снабжение армии в ходе операции велось со станции Бутурлиновка.151 Вопрос об обеспечении войск боеприпасами и горюче-смазочными материалами стоял достаточно остро: обеспеченность войск армии артиллерийскими боеприпасами основных калибров колебалась от 0,2 до 3 боекомплектов, дизтопливом от 1,4 до 5 заправок, автобензином от 0,7 до 2,5 заправки.152 Потребности войск в продовольствии и фураже удавалось обеспечивать за счет захваченных трофеев, освобождая таким образом автотранспорт для доставки горючего и боеприпасов; на подвоз снабженческих грузов был также обращен трофейный автотранспорт.153