Командованием Западного фронта был разработан план наступательной операции с целью прорыва крупных сил в район действий корпуса Белова и удержания занятого группой плацдарма. О подготовке операции, начало которой планировалось не позднее 5 июня, сообщил П. А. Белову еще 9 мая прилетевший к нему с «Большой земли» начальник оперативного отдела фронта генерал-майор С. В. Голушкевич. Директивой Ставки ВГК план операции 18 мая был утвержден.
>У полевой кухни. Калининский фронт, лето 1942 г.
Для проведения операции Западному фронту из резервов Ставки выделялось семь стрелковых дивизий, два артполка БМ, четыре-пять артполков РГК, два артполка ПТО. Предполагалось также выделение танковых бригад и авиаполка. 20 мая приказом фронта была создана «Особая группа генерала Белова», в которую вошли 1-й гвардейский кав. корпус, 329-й стрелковая дивизия, части 4-го воздушно-десантного корпуса, 1-я и 2-я партизанские дивизии и 1-й отдельный партизанский отряд, действовавшие в районах юго-западнее Вязьмы. 10–25 мая было приказано осуществить воздушно-транспортную операцию с целью усиления группы генерала Белова. Намечалось перебросить по воздуху «личный состав в количестве 9000 бойцов и командиров», а также вооружение, горючее и продовольствие.
В последующем, судя по «Карте-решению 20-й и 43-й армий по овладению гор. Вязьма» от 17 июня 1942 г., предполагался удар этих армий на Гжатск, потом на Вязьму. В первом эшелоне этого удара должны были участвовать 12 стрелковых дивизий, 3 стрелковые бригады, 41 танковая бригада, 10 артиллерийских полков, 13 гвардейских минометных дивизионов. Во фронтовом резерве для операции были гвардейские стрелковый и кавалерийский и танковый корпуса.
Наступление войск Западного фронта должны были поддерживать и войска Калининского фронта. В боевом приказе командующего фронтом от 24 мая 1942 г. говорится: «Войска левого крыла КФ в тесном взаимодействии 30, 29, и 31 армий имеют ближайшей задачей овладеть районом Ржев, Зубцов. В последующем совместно с 22 и 39 армиями уничтожить Ржевско-Оленинскую группировку противника». К операции привлекались соединения 1-й, 3-й воздушных армий и авиация дальнего действия. Ф. Гальдер 24 и 26 мая записал в дневнике о сосредоточении сил русских в районе Белого и возможной подготовке наступления.