天王星行動背景：德軍已經深陷斯大林格勒泥潭
1942年5月初，德意志國防軍向南方集團軍正面的蘇軍發動攻勢，代號為藍色行動。 在7月13日突破蘇聯紅軍之防線後，德軍包圍及攻佔羅斯托夫。羅斯托夫陷落後，希特勒將在蘇聯南部作戰的德軍分為兩部分以分別攻佔斯大林格勒及高加索油田;攻佔斯大林格勒的任務交由德國第6軍團負責，它立即向伏爾加河推進，並在前進時得到德國空軍第4航空隊強大的空中支援。8月7日，2個德國裝甲軍迂迴並包圍一支擁有50,000名士兵及大約1,000輛坦克的蘇軍。8月22日德軍開始渡過頓河以完成向伏爾加河的推進，之後，隨著第6軍團的先頭部隊攻入該城外圍，斯大林格勒戰役由此展開。
1942年6月，在蘇聯進攻中之德軍到11月，第6軍團已攻佔了斯大林格勒的大部分地區，並將防守蘇軍迫向伏爾加河岸邊.在此階段，德方注意到第6軍團側翼的蘇軍活動漸趨頻繁，綜合審訊俘虜得到的情報，推測蘇軍正準備向該城周圍的德軍發起攻勢。但是德軍指揮部仍將注意力集中在完成攻佔斯大林格勒的行動。事實上，德國陸軍參謀總長弗朗茨·哈爾德上將已在9月時警告過希特勒第6軍團及第4裝甲軍團的側翼過長。早在9月時，蘇聯最高統帥部已開始策劃一系列反攻行動，意圖消滅在蘇聯南部(斯大林格勒及高加索地區)的德軍以及德國中央集團軍。拯救斯大林格勒的行動由亞歷山大·華西列夫斯基指揮。
蘇聯最高統帥部籌劃了2個行動計劃以打擊在斯大林格勒附近之敵軍，分別是「天王星行動」及「土星行動」，同時又籌劃了「火星行動」以阻止中央集團軍實施增援及盡可能消滅德軍部隊。天王星行動使用大量機械化及步兵部隊直接包圍在斯大林格勒附近的德國及其它軸心國軍隊。為了準備該攻勢，進攻起點被安排在德國第6軍團陣地後方的側翼部位，使德軍不能快速增援這些過分分散的軸心國單位。蘇軍採取鉗形攻勢;蘇軍機械化部隊深深刺入德軍兩翼，同時另一支部隊將在德國第6軍團附近發動攻擊，以期攻擊位於後方的德軍單位。當紅軍準備時，德軍高級指揮官認為蘇軍忙於攻擊北面的德國中央集團軍，沒有力量在南方同時發動攻勢，因而繼續忽視蘇軍發動南方攻勢的可能性。