Решающая роль в проведении операции «Уран» — контрнаступлении Красной Армии в районе Сталинграда — безусловно, отводилась танковым и механизированным войскам.

В танковые войска Юго-Западного фронта входили 5-я танковая армия, 4-й танковый корпус и три танковых полка. В составе войск Сталинградского фронта находились 4-й механизированный и 13-й танковый корпуса, восемь отдельных танковых бригад (13-я, 56-я, 84-я, 90-я, 235-я, 236-я, 254-я и 6-я гвардейская) и три отдельных танковых батальона. Донской фронт имел 16-й танковый корпус и четыре отдельные танковые бригады (9-ю, 10-ю, 58-ю и 121-ю). Всего в составе этих трёх фронтов насчитывалось 979 танков, из которых более 80 % находились на Юго-Западном и Сталинградском фронтах.

5-я танковая армия имела в своём составе 1-й, 26-й танковые и 8-й кавалерийский корпуса, шесть стрелковых дивизий (14-я и 47-я гвардейские, 119-я, 124-я, 159-я и 346-я), 8-ю отдельную танковую бригаду, мотоциклетный полк, два отдельных танковых батальона, 26 артиллерийских и миномётных полков и специальные средства усиления. Армия получила задачу прорвать оборону противника на участке в 10 км и, развивая успех в направлении Перелазовский, Калач, Советский, совместно с подвижными соединениями Сталинградского фронта окружить основную группировку немецких войск, действовавшую в районе Сталинграда. Танковые корпуса составляли подвижную группу армии и предназначались для развития успеха. В сражение их намечалось ввести в первый день операции после прорыва стрелковыми дивизиями главной полосы обороны противника, на глубине 8–10 км от переднего края. Глубина задач обоих танковых корпусов достигала 140 км. Это расстояние планировалось преодолеть в течение трёх суток, со среднесуточным темпом 40–45 км.

Вслед за 1-м танковым корпусом в прорыв намечалось ввести 8-й кавалерийский корпус и 8-й мотоциклетный полк. При этом последний получил задачу после ввода в прорыв обогнать танковый корпус и к исходу первого дня операции выйти к реке Чир, в 30 км западнее Суровикино, перерезав железную дорогу на участке Сталинград — Лихая. Кавалерийский корпус наступлением в южном направлении должен был обеспечить действия ударной группировки армии с запада и юго-запада.

Механизированный и танковый корпуса Сталинградского фронта также решено было использовать для развития успеха. 13-й танковый корпус должен был в первый день операции войти в сражение в полосе 57-й армии и стремительным броском к исходу дня выйти в район Рокотино, имея задачу не допустить отхода войск противника из Сталинграда в юго-западном направлении. Глубина задачи корпуса составляла 60–65 км. 4-й механизированный корпус получил задачу развить наступление 51-й армии в западном направлении, к исходу второго дня выйти в район Советского и во взаимодействии с подвижными соединениями Юго-Западного фронта завершить окружение немецких войск в районе Сталинграда. За два дня корпусу предстояло преодолеть с боями около 90 км.

Наиболее мобильным противотанковым средством немецких войск в условиях снежного бездорожья являлись 75-мм истребители танков «Мардер». 6-я армия, ноябрь 1942 года.

Отдельные танковые бригады, полки и батальоны всех армий планировалось использовать для непосредственной поддержки пехоты. Выделенных для этой цели танков не хватало, поэтому плотность на участках прорыва не превышала 5–6 танков на 1 км фронта, что было явно недостаточно. Поэтому для усиления пехоты командующие фронтами были вынуждены использовать машины танковых и механизированных корпусов. Например, для выполнения задач по непосредственной поддержке пехоты была привлечена 216-я танковая бригада 26-го танкового корпуса; в 51-й армии — два танковых полка 4-го механизированного корпуса; в 57-й армии — танковый полк 13-го танкового корпуса. Эти меры позволили повысить плотность танков непосредственной поддержки пехоты, в частности, в 5-й танковой армии она составила 12–14 боевых машин на 1 км фронта.

В период подготовки контрнаступления в штабах частей и соединений проводились военные игры на картах и на ящиках с песком, штабные тренировки и поездки командного состава, в район предстоящих действий для ознакомления с местностью. В войсках проводились специальные тренировочные занятия, на которых особое внимание уделялось взаимодействию танков с пехотой, артиллерией, авиацией и инженерными войсками. До начала боевых действий все командиры танков и механики-водители 1-го, 26-го и 4-го танковых корпусов изучили маршруты движения из исходных районов до переднего края обороны противника. Большое внимание уделялось обеспечению внезапности. Степная местность, особенно в полосе Сталинградского фронта, создавала большие трудности в обеспечении скрытности сосредоточения войск, в связи с этим все части и соединения передвигались только ночью, радиостанции работали только на приём. Танковые корпуса Юго-Западного фронта к началу наступления были скрытно сосредоточены на правом берегу Дона на удалении 10–15 км от переднего края, механизированный и танковый корпуса Сталинградского фронта — 15–20 км. Соединения и части, предназначенные для непосредственной поддержки пехоты, заняли выжидательные позиции за 2–3 дня до перехода в наступление, в 4–6 км от переднего края.

Подготовка к боевым действиям в штабе 5-й танковой армии и в штабах корпусов проводилась с соблюдением строгой секретности. С планом операции был ознакомлен лишь узкий круг офицеров и генералов, и только в необходимом объёме. Остальному командному составу конкретные задачи ставились лишь за сутки или двое до начала наступления. Инженерная подготовка исходного положения для наступления войск первого эшелона проводилась ночью. Переписка, телефонные и телеграфные переговоры о готовившемся наступлении запрещались.

19 ноября 1942 года в первые два часа наступления советские войска на участках прорыва вклинились во вражескую оборону на 2–3 км. Вначале наступающие советские войска встретили относительно слабое сопротивление ошеломлённых мощной артподготовкой румынских частей. Однако по мере продвижения сопротивление возрастало, а темп продвижения наших войск падал. Чтобы быстрее завершить прорыв главной полосы обороны противника, командующий Юго-Западным фронтом решил ввести в сражение 1-й и 26-й танковые корпуса 5-й танковой армии и 4-й танковый корпус 21-й армии. Между 12 и 13 ч. танковые корпуса пошли в атаку. Вместе со стрелковыми соединениями они завершили прорыв обороны 3-й румынской армии и вышли на оперативный простор.

Особенно успешно действовали 26-й танковый корпус генерала А. Г. Родина и 4-й танковый корпус генерала А. Г. Кравченко, прошедшие с боями 20–35 км. 4-й танковый корпус к исходу дня захватил Манойлин, а 26-й танковый корпус на рассвете 20 ноября подошёл к Перелазовскому. Успех боя у Перелазовского обеспечили быстрота и смелый манёвр во фланг и тыл обороняющемуся противнику, умелые действия разведывательных подразделений. Командир корпуса заблаговременно получил данные о противнике и организации обороны румынских войск на подступах к Перелазовскому и поэтому решил овладеть этим населённым пунктом с ходу. 157-я танковая бригада стремительно атаковала противника с фронта, а 14-я мотострелковая бригада начала обходить Перелазовский с востока и запада. Удар был настолько внезапным и сильным, что ошеломлённые румыны начали большими группами сдаваться в плен. В Перелазовском был разгромлен находившийся там штаб 5-го румынского армейского корпуса.