Для овладения районом Харькова назначались 38-я, 40-я общевойсковые и 3-я танковая армии, 18-й отдельный стрелковый корпус (вскоре ставший 69-й армией) и 6-й гвардейский кавалерийский корпус Воронежского фронта. Обе армии были усилены соединениями, переданными из 60-й армии. В боевой состав 38-й армии согласно распоряжению Ф.И. Голикова от 28 января 1943 г. назначались: 240, 167, 206-я и 237-я стрелковые дивизии 38-й армии, 232-я стрелковая дивизия и 253-я стрелковая бригада из 60-й армии. Средствами усиления 38-й армии были 180, 14-я и 150-я танковые бригады, три артполка РГК. В боевой состав 40-й армии, наступавшей на Харьков через Белгород, назначались 303-я и 100-я стрелковые дивизии из состава 60-й армии, 25-я гвардейская, 183, 309, 107, 340-я и 305-я стрелковые дивизии, 4, 6-я и 8-я лыжные бригады и 129-я стрелковая бригада. Средствами усиления армии по плану командования фронта были 4-й танковый корпус, 10-я артиллерийская дивизия, 4-я дивизия РС и 5-я дивизия ПВО. Наиболее сильным объединением Воронежского фронта, ставшим основным участником сражения за город Харьков, была 3-я танковая армия генерал-лейтенанта Павла Семеновича Рыбалко.

К началу сражения за Харьков 3-я танковая армия была своего рода «реликтом» советской военной машины. Она относилась к первой волне создания танковых армий и была сформирована по директиве Ставки ВГК от 25 мая 1942 г. В отличие от своего собрата – 5-й танковой армии А.И. Лизюкова, сгоревшей в огненном вихре «Блау» под Воронежем, 3-я танковая армия, которой тогда командовал генерал-лейтенант П.Л. Романенко, провела 1942 г. в позиционных боях на центральном участке фронта. С 22 августа по 9 сентября участвовала в Козельской наступательной операции Западного фронта. После окончания операции П.Л. Романенко был направлен в 5-ю танковую армию (2 формирования). В командование 3-й танковой армией вступил генерал-майор (с 19 января 1943 г. – генерал-лейтенант) П.С. Рыбалко. До этого он занимал должность заместителя командующего танковой армией по стрелковым войскам. Как и многие командующие танковыми соединениями и объединениями Красной армии и вермахта, П.С. Рыбалко был из старых кавалеристов. Еще в конце 20-х годов он получил должность командира 7-го кавалерийского полка. Знакомство с тактикой и оперативным использованием конницы, как мы увидим далее, существенно помогло командующему 3-й танковой армией в проведении наступления на Харьков.

Зимой 1943 г. танковая армия П.С. Рыбалко, как это было принято в тот период, была смешанного состава, помимо танковых соединений в нее входили стрелковые дивизии. По своей структуре и задачам она во многом напоминала немецкие моторизованные и танковые корпуса. К моменту начала операции танковые войска были представлены 12-м танковым корпусом генерал-майора танковых войск М.И. Зиньковича, 15-м танковым корпусом генерал-майора танковых войск В.И. Копцова и 179-й отдельной танковой бригадой полковника Ф.Н. Рудкина. Помимо двух танковых корпусов в состав армии входили 48-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора Н.М. Маковчука, 62-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора Г.М. Зайцева, 184-я стрелковая дивизия полковника С.Т. Койды, 160-я – полковника М.П. Серюгина и 111-я – полковника С.П. Хотеева. В оперативном подчинении штаба 3-й танковой армии также находился 6-й кавалерийский корпус генерал-майора С.В. Соколова, предназначенный для обеспечения операции с юга. Боевой и численный состав танковых и стрелковых соединений 3-й танковой армии на момент начала операции показан в таблице 1. Армия П.С. Рыбалко начала операцию без оперативной паузы, сразу же после завершения предыдущего наступления. Характерная деталь: уже к началу операции «Звезда» госпиталя армии были переполнены, на больничных койках находилось 3954 человека раненых и больных.

Таблица 1. Численный состав соединений 3-й танковой армии

Всего, с учетом всех частей и соединений, численность войск 3-й танковой армии составляла: 57 557 бойцов и командиров (42 280 человек числилось в «активных штыках»), 9502 автомата, 1250 ручных пулеметов, 535 станковых пулеметов, 1353 противотанковых ружья (ПТР), 1223 миномета различных систем, 189 противотанковых орудий, 256 орудий калибра 76 мм, 116 гаубиц калибра 122 мм, 17 орудий калибра 152 мм. Численность танкового парка армии была 223 машины, из них только 85 были боеготовыми. Полоса наступления 3-й танковой армии составляла 60 км, сужаясь к Харькову до 35–40 км. Задача армии, поставленная штабом Воронежского фронта, была, «отрезая пути отхода противнику на Полтава, с ходу овладеть г. Харьковом не позднее чем в 5-й день наступления» [1] . Задачи по взаимодействию с войсками Юго-Западного фронта командующий фронтом Ф.И. Голиков 3-й танковой армии не ставил. Согласно решению командующего, 3-я танковая армия должна была наступать в двух эшелонах. В первом были четыре стрелковые дивизии и стрелковая бригада. Второй эшелон армии составляли подвижные части – 12-й и 15-й танковые корпуса, 6-й кавалерийский корпус. Танковые и кавалерийский корпуса предполагалось не обнаруживать до выхода на западный берег реки Северский Донец, где их удар с юга и юго-запада на Харьков должен был бы стать внезапным и потому неотразимым.

Командующий Воронежским фронтом генерал-полковник Ф.И. Голиков (слева) и командир 182-й стрелковой дивизии генерал-майор С.В. Шатилов за работой. Февраль 1943 г

Однако уже на этапе сосредоточения танковой армии первоначальный план был нарушен. От ведения боевых действий в двух эшелонах отказались. Танковые корпуса и стрелковые соединения армии П.С. Рыбалко выдвинулись для наступления плечом к плечу, в один эшелон. Исходные рубежи для наступления 3-й танковой армии были образованы внешним фронтом окружения предыдущей операции. 7-й кавалерийский корпус (ставший 19 января 1943 г. 6-м гвардейским кавалерийским корпусом), согласно принятой в Красной армии технике ведения операций, прорвался глубоко вперед и захватил рубеж реки Оскол и станцию Валуйки. Вскоре к нему присоединилась 184-я стрелковая дивизия. Эти два соединения обеспечили развертывание армии на рубеже Валуйки – Уразово – Каменка для проведения операции «Звезда». К 31 января войска 3-й танковой армии в основном завершили ликвидацию окруженного в Воронежско-Касторненской операции противника и сосредоточились на занятом ранее пехотинцами и кавалеристами рубеже. Длительные марши и бои отрицательно сказались прежде всего на танковом парке армии. К моменту выхода на исходные рубежи для наступления в составе 12-го танкового корпуса было в строю 20 танков, 15-го танкового корпуса тоже 20 танков и в составе 179-й отдельной танковой бригады 10 танков. Например, 15-й танковый корпус совершил 120-километровый марш в район сосредоточения, после того как прошел почти 200 км с боями. Бригады танковых корпусов по существу превратились в мотопехоту, поддержанную незначительным количеством танков. Так, в 30-й танковой бригаде 12-го танкового корпуса за день до начала операции, 1 февраля 1943 г., насчитывалось 3 Т-34, 1 Т-70 и 4 Т-60. В 97-й танковой бригаде того же корпуса – 4 КВ, 3 Т-70, 41 автомашина. В 106-й танковой бригаде – 4 Т-34 (из них всего один на ходу), 4 Т-70 и 38 автомашин [2] . Несмотря на формальное наименование «танковая», основным действующим лицом наступления армии стала пехота и кавалерия.

Говоря о возможностях танковой армии П.С. Рыбалко, необходимо также сказать следующее. Основным отличием советских танковых армий от немецких моторизованных/танковых корпусов была слабость артиллерии. Хотя в сравнении с самостоятельно действовавшими советскими танковыми и механизированными корпусами в танковой армии была гаубичная артиллерия (прежде всего в стрелковых дивизиях), ее качество и количество существенно уступали артиллерии среднестатистического немецкого танкового корпуса, прежде всего по тяжелой артиллерии. Этот фактор существенно ограничивал возможности танковой армии зимы 1943 г. по действиям в глубине обороны противника после прорыва его фронта. В немецких танковых и моторизованных соединениях того же периода даже в условиях больших потерь танков (или вследствие их задержки на марше) оставалось сильное мотопехотное и артиллерийское звено.