由於德軍從戰爭開始到41年冬季傷亡了約110萬人，他先後派戈林和凱特爾元帥到各國征募仆從軍，一共獲得了52個師以供夏季作戰使用，其中羅馬尼亞27個師，匈牙利13個師，意大利9個師，斯洛伐克2個師，西班牙1個師。
為實施上述戰略意圖，德國對南線兵力進行了重組，撤消了原南方集團軍群番號，新組建了A、B兩個集團軍群。A集團軍群由利斯特元帥指揮，下轄克萊斯特上將的第1裝甲集團軍和魯夫上將的第17集團軍，由空軍第4航空隊進行空中支援，其任務是攻占高加索地區；B集團軍群由包克元帥指揮，下轄霍特上將的第4裝甲集團軍、魏克斯上將的第2集團軍和保盧斯上將的第6集團軍，由空軍頓河地區航空隊進行空中支援，其任務是攻占斯大林格勒，掩護A集團軍群的北翼。在A、B兩個集團軍群的後方，又有第二線兵力，由匈牙利第2集團軍、意大利第8集團軍和羅馬利亞第3集團軍組成。此外，在克裏米亞地區，還有曼施泰因上將的第11集團軍和羅馬利亞第4集團軍。總兵力計60個德國師，其中10個裝甲師、6個摩托化師，還有有43個師的附庸國部隊，共有1200輛坦克和強擊火炮，17000門大炮和迫擊炮，1640架作戰飛機。
藍色行動按照希特勒的要求，德軍最高統帥部擬定了1942年夏季南方作戰計劃，代號“藍色行動”（德語：FallBlau）。其主要內容是：利斯特A集團軍群以克萊斯特第1裝甲集團軍為左翼，魯夫第17集團軍為右翼，分別從哈爾可夫南麵和塔甘羅格北麵向東和東南方向進攻，占領頓河下遊的羅斯托夫，向南進軍以控製高加索地區的油田；包克B集團軍群以霍特第4裝甲集團軍和魏克斯第2集團軍為左翼，保盧斯第6集團軍為右翼，分別從庫爾斯克南麵和哈爾可夫北麵向東和東南方向突擊，占領頓河上遊的沃羅涅日，向斯大林格勒前進。
蘇軍最高統帥部同樣也在加緊準備1942年夏季戰役。斯大林及蘇軍最高統帥部判斷，1942年夏季，德軍可能在莫斯科方向和南方發動大規模的進攻，並以莫斯科為主要突擊目標，因為在這個方向上，德軍仍有70餘個師，100多萬人。因此，蘇軍最高統帥部決定將預備隊的大部分兵力集中在莫斯科方向。蘇軍的戰略意圖是：近期進行積極的戰略防禦，但同時必須在克裏米亞、哈爾科夫地區、利戈夫—庫爾斯克方向，斯摩棱斯克方向，以及列寧格勒和傑米揚斯克地域實施一係列進攻戰役。在討論具體作戰計劃時，斯大林對西南方向總司令鐵木辛哥元帥提出的西南方向進攻計劃很感興趣也全力支持。蘇軍總參謀長沙波什尼科夫元帥卻表示總參謀部不同意這一計劃，並說大本營不能，也沒有足夠的預備隊提供給西南方向。該意見被斯大林拒絕。最後，斯大林批準了鐵木辛哥以西南方向兵力先敵實施哈爾可夫進攻戰役的計劃。該計劃規定，從沃爾昌斯克地區和巴爾文科實施向心突擊，一舉奪取哈爾可夫並為解放頓巴斯創造條件。
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