天王星行动背景：德军已经深陷斯大林格勒泥潭
1942年5月初，德意志国防军向南方集团军正面的苏军发动攻势，代号为蓝色行动。
在7月13日突破苏联红军之防线后，德军包围及攻占罗斯托夫。罗斯托夫陷落后，希特勒将在苏联南部作战的德军分为两部分以分别攻占斯大林格勒及高加索油田;攻占斯大林格勒的任务交由德国第6军团负责，它立即向伏尔加河推进，并在前进时得到德国空军第4航空队强大的空中支援。8月7日，2个德国装甲军迂回并包围一支拥有50,000名士兵及大约1,000辆坦克的苏军。8月22日德军开始渡过顿河以完成向伏尔加河的推进，之后，随着第6军团的先头部队攻入该城外围，斯大林格勒战役由此展开。
1942年6月，在苏联进攻中之德军到11月，第6军团已攻占了斯大林格勒的大部分地区，并将防守苏军迫向伏尔加河岸边.在此阶段，德方注意到第6军团侧翼的苏军活动渐趋频繁，综合审讯俘虏得到的情报，推测苏军正准备向该城周围的德军发起攻势。但是德军指挥部仍将注意力集中在完成攻占斯大林格勒的行动。事实上，德国陆军参谋总长弗朗茨·哈尔德上将已在9月时警告过希特勒第6军团及第4装甲军团的侧翼过长。早在9月时，苏联最高统帅部已开始策划一系列反攻行动，意图消灭在苏联南部(斯大林格勒及高加索地区)的德军以及德国中央集团军。拯救斯大林格勒的行动由亚历山大·华西列夫斯基指挥。
苏联最高统帅部筹划了2个行动计划以打击在斯大林格勒附近之敌军，分别是“天王星行动”及“土星行动”，同时又筹划了“火星行动”以阻止中央集团军实施增援及尽可能消灭德军部队。天王星行动使用大量机械化及步兵部队直接包围在斯大林格勒附近的德国及其它轴心国军队。为了准备该攻势，进攻起点被安排在德国第6军团阵地后方的侧翼部位，使德军不能快速增援这些过分分散的轴心国单位。苏军采取钳形攻势;苏军机械化部队深深刺入德军两翼，同时另一支部队将在德国第6军团附近发动攻击，以期攻击位于后方的德军单位。当红军准备时，德军高级指挥官认为苏军忙于攻击北面的德国中央集团军，没有力量在南方同时发动攻势，因而继续忽视苏军发动南方攻势的可能性。