Командующий Калининским фронтом генерал армии М.А. Пуркаев принял решение нанести главный удар с запада Ржевского выступа силами 41-й армии на г. Белый и 22-й армий — в районе р. Лучеса в северном направлении. Основную роль в полосе 41-й армии предстояло сыграть 6-му Сталинскому Сибирскому добровольческому стрелковому корпусу, которому предстояло прорвать тактическую зону обороны противника южнее Белого и совместно с 41-й армией разгромить противника в районе города. Одновременно у вершины выступа планировалось ввести 39-ю армию с задачей ограничить свободу передвижения войск противника, захватить Оленино и перерезать железную дорогу на участке Ржев — Оленино, а также соединиться с 20-й армией у Чертолина и с 22-й армией у Оленина. После прорыва вражеской обороны южнее Белого в сражение предусматривалось ввести 1-й и 2-й механизированные корпуса в общем направлении на Сычевку, Андреевское, где им предстояло соединиться с 20-й кавалерийской дивизией и танковыми частями. В результате намечалось создать своего рода бронированный щит вокруг основания Ржевского выступа, чтобы блокировать контрудар танковых резервов противника, спешащих на помощь окруженным войскам на выступе. Для создания внешнего фронта окружения предполагалось использовать также подошедшие стрелковые части и соединения, которым предписывалось совместно с танковыми соединениями и войсками 22-й армии овладеть г. Белый. В полосе 22-й армии предусматривалось ввести 3-й механизированный корпус в общем направлении на Оленино, навстречу наступающей 39-й армии. Кроме того, после прорыва обороны намечалось предпринять наступление с периферии выступа силами 30-й и 29-й армий. На 3-ю ударную армию возлагалось нанесение упреждающего удара с целью разгрома великолукской группировки противника. Для этого она получила на усиление 5-й гвардейский стрелковый и 1-й механизированный корпуса, 21-ю гвардейскую стрелковую дивизию, танковые и артиллерийские части.
Особое внимание генерал-полковник Конев обратил на соблюдение мер маскировки. С целью введения противника в заблуждение относительно истинного направления главного удара в районе к северу от вершины Ржевского выступа, к югу от Зубцова в сторону железной дороги, у дорог на Ржев и к югу от участка фронта, проходящего по р. Вазуза, имитировалось сосредоточение войск. Наряду с этим войска Западного фронта занимались совершенствованием обороны. 6 октября генерал-полковник Конев поставил конкретные задачи каждому командующему армией по строительству оборонительных рубежей, устройству инженерных заграждений и их эшелонированию в глубину. Так, войска 20-й армии должны были к 10 декабря завершить строительство предмостной позиции у Погорелого Городища, 30-я и 31-я армии — соответственно к 14 ноября и 1 декабря и к 15 ноября и 15 декабря — тыловых оборонительных рубежей, 29-й армии — к 25 октября превратить Зубцов в сильный опорный пункт, а к 15 ноября — оборудовать тыловой оборонительный рубеж. При подготовке к обороне населенных пунктов требовалось широко применять льдобетонные фортификационные сооружения (огневые точки, баррикады), на водных преградах устраивать незамерзающие полыньи.
Противник, несмотря на принятые командующим Западным фронтом меры по его дезинформации, располагал сведениями о возможном наступлении войск Западного и Калининского фронтов в районе Ржевского выступа. Это было обусловлено двумя обстоятельствами. Во-первых, Ставка ВГК, стремясь обеспечить внезапность перехода в контрнаступление под Сталинградом, специально подбрасывала противнику сведения о готовящемся наступлении на Ржевском выступе. Во-вторых, разведывательные органы Генштаба Сухопутных войск вермахта, штабов группы армий «Центр» и 9-й армии, получая эту информацию, сами предпринимали активные шаги для выяснений намерений командующих Западным и Калининским фронтами, которые не имели сведений о готовящемся контрнаступлении под Сталинградом.
Полковник Р. Гелен, руководивший отделом Fremde Heere Ost («Иностранные армии Востока») Генштаба Сухопутных войск вермахта, получив данные об усилении железнодорожных перевозок на флангах Ржевского выступа, 17 сентября предупредил штаб группы армий «Центр» о возможном наступлении Красной Армии против 9-й армии. В середине октября Гелен отмечал, что удар, вероятно, будет нанесен по центру и левому крылу группы армий «Центр», то есть по 3-й танковой и 9-й армиям. В свою очередь, полковник Г. Бунтрок, возглавлявший разведку 9-й армии, 29 октября доложил генерал-полковнику Моделю: «Противник готовится к крупному наступлению против 9-й армии, намереваясь нанести удары с восточной и западной сторон [ржевского] трапецоида… Основная цель — прорваться внутрь трапецоида с обеих сторон, окружить располагающиеся на нем войска, уничтожить 9-ю армию, прорвать линию фронта, ликвидировать группу армий “Центр” и закрепить победу триумфальным продвижением к Смоленску и взятием его штурмом»{255}.
По свидетельству одного из руководителей разведки органов госбезопасности П.А. Судоплатова, с целью исключить переброску резервов противника с Западного направления на Южное, через агента-двойника Александра Демьянова («Гейне», известен немецкой разведке как «Макс») руководству вермахта 4 ноября была подброшена «информация» о том, что «Красная Армия нанесет удар 15 ноября не под Сталинградом, а на Северном Кавказе и под Ржевом»{256}. Это подтверждает и Р. Гелен, который в своей книге «Война разведок: тайные операции западных спецслужб против СССР» пишет, что 4 ноября от абвера в Генштаб Сухопутных войск поступило донесение о том, что в Москве на заседании под председательством Сталина было решено «провести все запланированные наступательные операции по возможности еще до 15 ноября, насколько это позволят погодные условия». При этом главные удары намечалось нанести на следующих направлениях: от Грозного на Моздок; в районе Нижнего и Верхнего Мамона в Донской области; под Воронежем, Ржевом, южнее озера Ильмень и под Ленинградом».
Исходя из сообщений Макса, полковник Гелен 6 ноября подготовил отчет для Генштаба Сухопутных войск, в котором отмечал, что «на немецком Восточном фронте все убедительнее подтверждается, что точка приложения главных усилий предстоящей операции находится в секторе группы армий “Центр”». При этом подчеркивалось, что еще не ясно, хватит ли русским сил, чтобы провести наступление сразу и против группы армий «Б». И далее Гелен пишет: «Подготовка противника к наступлению на юге ведется не так интенсивно, чтобы полагать, что крупная операция на юге в ближайшем будущем начнется одновременно с ожидаемым наступлением против группы армий “Центр”». По мнению Гелена, противник, то есть командование Красной Армии, считает более вероятным достижение быстрого и крупного успеха в полосе группы армий «Центр», нежели против группы армий «Б»{257}. Гелен полагал, что на Ржевском выступе противник нанесет одновременные охватывающие удары с целью окружения и ликвидации северо-восточного выступа группы армий «Центр», в том числе мощные удары в сторону юго-запада и Сычевки через восточную сторону выступа. Кроме того, Гелен отмечал, что «русские зачастую ставят слишком труднодостижимые цели для сил, которые используют». Следовательно, он в целом верно оценил замысел советской Ставки ВГК, но недооценил силу удара на юге.
Немецкое командование, опасаясь нового наступления войск Калининского фронта, с конца октября стало снимать свои войска с других направлений. Так, во второй половине октября в район Новосокольники с Волховского фронта прибыла 3-я горнопехотная дивизия, в начале ноября — 1, 2, 3 и 5-й егерские и 591-й охранный батальоны, а также 1-й химический минометный полк. Северо-восточнее Невеля сосредоточивались 291-я пехотная и 20-я моторизованная дивизии. Кроме того, в район Насвы с холмского направления спешно перебрасывалась 8-я танковая дивизия. Штаб 59-го армейского корпуса, прибывший из Витебска в Новосокольники, должен был объединить действия всех частей и соединений на великолукском направлении{258}.
Командующий 9-й армией, учитывая поступавшие разведывательные данные, соответствующим образом распределил свои силы. На востоке на линии рек Вазуза и Осуга оборонялись 102-я, 337-я, 78-я пехотные и 5-я танковая дивизии 39-го танкового корпуса. В резерве западнее Сычевки находились 9-я танковая дивизия. На севере от западной окраины Ржева до Осуги оборону занимали шесть пехотных дивизий (256, 87, 129, 254, 72 и 95-я) 27-го армейского корпуса. Его резерв (14-я моторизованная дивизия) располагался к северу от железной дороги Ржев — Оленино и Чертолина. На вершине выступа от р. Лучеса к юго-западу от Оленина до Волги к западу от Ржева в обороне находились три пехотные дивизии (НО, 253 и 206-я) 23-го армейского корпуса. В резерве южнее Оленина он имел моторизованную дивизию «Великая Германия». Основание выступа от юго-западной окраины г. Белый до р. Лучеса защищал 41-й танковый корпус (2-я авиационная полевая, 246-я и 86-я пехотные дивизии). В тылу за левым флангом корпуса в резерве находилась кавалерийская дивизия С.С. В районе Великих Лук оборонялась группа войск генерала К. фон дер Шеваллери, командовавшего 59-м армейским корпусом. Участок от Велижа к северу от Витебска и Смоленска, между Великими Луками и Ржевским выступом прикрывали 2-й авиационный полевой и 6-й армейский корпуса. В свой резерв генерал-полковник Модель выделил 1-ю танковую дивизию. Кроме того, он мог рассчитывать на помощь резерва группы армий «Центр» — 12, 20 и 19-ю танковые дивизии.
О том, насколько сложную задачу предстояло решать войскам Западного фронта, свидетельствует характер обороны противника, особенно в полосе предстоящего наступления 20-й армии. Здесь наиболее прочные укрепления противник создал на узком четырехкилометровом участке между реками Осуга и Вазуза. Первая линия обороны глубиной около километра включала две линии укреплений, которые тянулись от северной оконечности деревни Васильки через поля, вверх на гребень холма между реками, через рощу до небольшой, поросшей лесом высоты к северу от Гредякина и вниз до западного берега Вазузы. Между опорными пунктами, оборудованными в окрестностях крупных деревень, находились по 10–15 дзотов и блиндажей на квадратный километр. Густая сеть ходов сообщения оплетала оборонительные позиции, прикрытые огневыми точками для пулеметов и минометов. Вторая линия обороны находилась вдоль высот на расстоянии еще одного километра от линии фронта. Она состояла преимущественно из пулеметных гнезд и огневых сооружений, занимаемых противотанковыми пушками и пехотой резервных подразделений, которую поддерживали минометы, окопанные на обратном скате. Южнее, вдоль берега Вазузы между деревнями Гредякино и Хлепень, оборона проходила по берегу реки, а в населенных пунктах были созданы хорошо укрепленные опорные пункты. На расстоянии 4–5 км от линии фронта находилась еще одна линия обороны, привязанная к батальонным опорным пунктам. Открытая местность между ними простреливалась перекрестным огнем. Основные подходы к оборонительным линиям прикрывались противотанковыми и противопехотными минными заграждениями.