Войска левого крыла фронта стремительным наступлением 40-й армии с плацдарма на реке Дон в районе Сторожевое — Урыв и 3-й танковой армии из района Кантемировки по сходящимся направлениям окружили острогожско-россошанскую группировку противника и одновременно ударом 18-го стрелкового корпуса с плацдарма в районе Щучьего расчленили ее на две части.
Для проведения Острогожско-Россошанской операции Воронежский фронт был усилен 8-й и 10-й артиллерийскими дивизиями, 4-й гвардейской минометной дивизией, 9-й зенитной артиллерийской дивизией и несколькими отдельными артиллерийскими полками РВГК. Таким образом, артиллерийские соединения получали все более широкое применение. Фронт имел превосходство над противником в артиллерии примерно в 1,5 раза.
С целью обеспечения решающего превосходства над противником в артиллерии на главном направлении командующий артиллерией фронта С.С. Варенцов организовал смелый маневр силами и средствами. В армиях левого крыла фронта, наносивших главный удар, было сосредоточено около 70 % всех орудий и минометов и более 96 % реактивной артиллерии.
Внутри армий маневр артиллерией был еще более значительный. За счет резкого ослабления второстепенных направлений на участках 40-й армии, 18-го корпуса и 3-й танковой армии, занимавших вместе менее 14 % общей протяженности их фронта (34 километра из 240), сосредоточивалось свыше 89 % полевой артиллерии, или 3150 орудий и минометов, 1028 боевых машин и установок реактивной артиллерии из имевшихся 1036. На участках прорыва было достигнуто 8—10-кратное превосходство над врагом в артиллерии[56].
На участке прорыва 40-й армии оборона противника была наиболее плотной и насыщенной огневыми средствами. Кроме того, армии пришлось наступать без 4-го танкового корпуса, что соответственно ослабляло силу ударной группировки, в частности ее правый фланг. Все это еще больше повысило и без того ведущую роль артиллерии. Она должна была обеспечить прорыв вражеской обороны на всю ее тактическую глубину, не допустить контратак и контрударов противника по флангам, в особенности правому, содействовать разгрому резервов, рассечению и уничтожению неприятельской группировки.
Для выполнения столь широких задач, безусловно, требовались значительные силы артиллерии. По предложению С.С. Варенцова 40-я армия была усилена 10-й артиллерийской дивизией прорыва, имевшей восемь артиллерийских полков, 4-й дивизией реактивной артиллерии, состоявшей из двух бригад, и зенитной артиллерийской дивизией.
Благодаря этому, а также сосредоточению войсковой артиллерии 40-я армия смогла накануне Острогожско-Россошанской наступательной операции осуществить массирование артиллерийских средств на участке прорыва. Здесь армия имела по 108 орудий и минометов на 1 километр фронта, причем армейская артиллерийская группа дальнего действия состояла из одиннадцати дивизионов, имевших по шесть орудий калибра 122 мм и выше. Кроме вышеупомянутой дивизии реактивной артиллерии, в распоряжении имелись также четыре отдельных полка и один отдельный дивизион реактивной артиллерии.
Сосредоточение почти всей артиллерии на участке прорыва позволило в ходе подготовки в стрелковых полках создать артиллерийские группы поддержки пехоты. В их состав, кроме артиллерии стрелковых полков, привлекались для стрельбы прямой наводкой пушечные батареи дивизионной артиллерии, и отдельные противотанковые дивизионы. Всего на прямую наводку было поставлено по 25 орудий на 1 километр фронта прорыва, в том числе часть 122-мм и 152-мм.
Большую пользу в период подготовки Острогожско-Россошанской операции принес артиллеристам разбор организации прорыва на примере начавшегося 16 декабря наступления 6-й армии. Такой разбор состоялся на совещании, проведенном командующим артиллерией фронта генералом С.С. Варенцовым. Главное внимание С.С. Варенцова было обращено на взаимодействие артиллерии с пехотой и танками и на наиболее рациональное использование артиллерийских средств. На конкретных примерах он показал причины отставания артиллерии, недостаточно энергичного использования истребительно-противотанковых артиллерийских полков. «Благодаря этому, — вспоминал маршал К.С. Москаленко, — мы смогли заблаговременно принять меры к недопущению подобных недостатков, уточнить намеченный план развития артиллерийского наступления на всех этапах боя»
