В середине декабря 1942 года на Донской фронт (командующий - генерал-лейтенант К.К. Рокоссовский) прибыл представитель Ставки Верховного Главнокомандования - командующий артиллерией Красной армии генерал-полковник артиллерии Н.Н. Воронов с большой группой командного состава, составлявшей его оперативный штаб.
Планируя артиллерийское наступление, оперативный штаб, штаб артиллерии фронта (командующий артиллерией - генерал-майор артиллерии В.И. Казаков) учли опыт артиллерийской подготовки, проведённой 19 ноября 1942 года, а также характер обороны и моральное состояние вражеских войск. Так, если в контрнаступлении 19 ноября 1942 года в составе Донского фронта имелось 53 артиллерийских полка и насчитывалось немногим более 4 тыс. орудий и миномётов, то к 10 января - почти 7,5 тыс. орудий и миномётов. Ещё больше возросло количество полевой реактивной артиллерии - «катюш»: если к 19 ноября 1942 года насчитывалось 424 установки, то к 10 января 1943 года их было уже 1656.
Было решено, что удар артиллерии должен быть очень сильным, но коротким. Готовилось применение нового артиллерийского тактического приёма -одинарного огневого вала, впоследствии широко используемого при непосредственной огневой поддержке наступающих войск. Он заключался в создании и поддержании перед фронтом атакующих частей линии сплошной огневой завесы из разрывов артиллерийских снарядов, которая последовательно смещается вперед по мере развития наступления.
Несмотря на все эти трудности, связанные с характером местности и условиями суровой зимы, сложностью материального снабжения войск, артиллеристы сумели своевременно и хорошо подготовиться к нанесению сокрушительного удара по врагу. Чтобы точно соблюсти график артиллерийской подготовки, у каждого орудия на огневых позициях были разложены боеприпасы в определенном порядке. Затем, чтобы избежать какой-либо путаницы, каждый штабель обозначался специальной табличкой с соответствующей надписью. На щитах орудий имелись чётко записанные установки для стрельбы на период артиллерийской подготовки.
При организации огневого вала были намечены основные и промежуточные рубежи. Перенос огня с одного основного рубежа на другой, должен был осуществляться по команде наступающих подразделений пехоты и танков по мере их подхода к рубежам безопасного удаления.
За пять дней до начала наступления артиллерия всех армий проводила методический круглосуточный обстрел противника на глубину досягаемости огня. Делалось это для того, чтобы изнурить его и ввести в заблуждение относительно направления главного удара войск Донского фронта.
Перед фронтом 21-й и 65-й армий вражеская оборона была организована наспех. Оборонявшиеся на этом направлении части противника ослабли в результате больших потерь в ноябрьских и декабрьских боях. Именно в полосах этих армий и планировался главный удар 10 января 1943 года. На участке прорыва 21-й армии на каждый километр фронта приходилось по 135 орудий и миномётов, а в 65-й армии - даже по 160-165 орудий. На других участках плотность артиллерии была много меньше.
10 января 1943 года в 7 часов 30 минут командующий фронтом генерал-лейтенант К.К. Рокоссовский, его заместители - начальники родов войск - прибыли на наблюдательный пункт командующего 65-й армией генерал-лейтенанта П.И. Батова. Приехал туда и представитель Ставки генерал-полковник артиллерии Н.Н. Воронов. Отсюда были хорошо видны огневые позиции нескольких минометных, пушечных и даже гаубичных батарей и дивизионов, разместившихся на открытом месте.
Ровно в 8 часов 5 минут залп тысяч орудий разорвал тишину морозного утра. Началась операция «Кольцо». Артиллерия заработала необыкновенно дружно. 55 минут без малейшего перерыва, то немного утихая, то вновь усиливаясь, бушевал ураган артиллерийско-миномётного огня. Орудийные расчёты работали с огромным напряжением. Артиллерия действовала наверняка. Такого мощного артиллерийского удара ранее не приходилось наблюдать. Н.Н. Воронов, которому довелось побывать на многих фронтах и быть участником не одной артиллерийской подготовки, сказал: «Никогда ещё не видел такой мощности и организованности огня!» В.И. Казаков вспоминал: «...впереди пехоты, как бы ведя её за собой, уже продвигался скачками по 100-200 метров огневой вал снарядных разрывов. Он «прочесал» развалины первой траншеи, потом вторую и пошёл дальше. За ним уходили к реке Россошка танки и цепочки пехотинцев...» Пленные потом показывали: «Огонь был настолько силён, что целые батальоны становились на колени и молились богу о спасении их от огня русской артиллерии».
Таким образом, одинарный огневой вал был прост в организации, не требовал особой гибкости в управлении огнём, не вызывал детализации в разведданных в силу значительной площади накрытия, нечувствителен к влиянию метеорологических условий. В то же время он требовал значительного количества артиллерийских орудий и боеприпасов к ним.