Маршал И.С. Конев в своих мемуарах «Записки командующего фронтом» отмечал, что, согласно разведывательным данным, основные силы 8-й армии действовали перед центральными армиями 2-го Украинского фронта (53-я армия, 5-я и 7-я гвардейские армии) в полосе Ясиновый, Новгородка. К ним относились 2-я авиаполевая, 320-я, 286-я, 376-я пехотные дивизии, кавалерийская дивизия СС, 10-я моторизованная, 3-я, 11-я, 13-я и 14-я танковые дивизии. В ходе операции враг подтянул и ввел в сражение танковую дивизию СС «Totenkopf».
Оборона войск 8-й армии в основном базировалась на системе опорных пунктов с широким применением траншей. Из-за недостатка времени и сил на ряде участков переднего края были оборудованы только стрелковые окопы на три-пять человек, широко применялись проволочные заграждения легкого типа (рогатки, спирали Бруно, «ежи»). На скрытых подступах и в непосредственной близости к первой траншее, а также в глубине устанавливались плотные минные заграждения. Вторая полоса обороны, находившаяся на удалении 6–8 км от переднего края, была оборудована значительно слабее. Сам Кировоград как опорный пункт был укреплен очень сильно. К обороне были приспособлены крупные каменные здания, соединенные между собой. Противник создал хорошо продуманную систему перекрестного и флангового огня, а подступы к городу и важнейшие объекты внутри него (мосты, большие здания, аэродром) заминировал. Слабостью обороны 8-й армии являлось то, что на ряде участков ее занимали недоукомплектованные, основательно потрепанные в предыдущих боях соединения, которые с большой натяжкой можно было считать боеспособными.
При оценке обстановки и выработке решения генерал армии Конев учел также, что местность в районе предстоящих боевых действий открытая, бедная растительностью, изрезанная большим количеством глубоких балок, идущих в основном перпендикулярно оси наступления войск фронта. Все это создавало определенные трудности для их действий, особенно для танков. К тому же противник имел возможность по долинам и балкам скрытно маневрировать своими резервами, а также укрывать свои артиллерийские и минометные позиции. Метеорологические условия были благоприятные. Сухая погода, небольшой мороз, незначительный снежный покров, достигавший всего 20 см, отсутствие снежных заносов, хорошие дороги – все это способствовало маневру войск и подвозу всех необходимых запасов. Только густая облачность и туманы ограничивали боевые действия авиации и затрудняли работу артиллерии.
При подготовке и планировании операции генерал армии Конев доложил в Ставку ВГК краткие соображения о замысле, который был вскоре одобрен. Его суть состояла в том, чтобы нанести удар по сходящимся направлениям с целью окружения и уничтожения кировоградской группировки противника. При этом 5-я гвардейская армия совместно с 7-м механизированным корпусом наносила удар с севера, а 7-я гвардейская армия с 5-й гвардейской танковой армией – с юга.
В соответствии с замыслом операции войскам были поставлены следующие задачи.
53-я армия с 5-м гвардейским механизированным корпусом во взаимодействии с 5-й гвардейской армией должна была прорвать оборону на участке Кучеровка, Коханиевка и развивать наступление в западном направлении на Владимировку. С выходом в район Владимировки требовалось перерезать пути отхода противника на запад. Правее наступала 4-я гвардейская армия в общем направлении на Ивангород, Златополь.
5-я гвардейская армия с подвижной группой (7-й механизированный корпус) сосредоточивала основные усилия на узком фронте и наносила главный удар пятью стрелковыми дивизиями на участке Коханиевка, Суботицы в общем направлении на Грузное, обходя Кировоград с северо-запада. К исходу второго дня операции она должна была овладеть Кировоградом и выйти на рубеж Обозоновка, разъезд Лелековка, Ново-Павловка.