Założenia Celem operacji było okrążenie większości wojsk niemieckiej 9 Armii uderzeniami 41, 22, 39 i 20 Armii na północną część występu rżewskiego. Po zakończeniu tej operacji wymienione siły radzieckie miały zaatakować Wiaźmę wspólnie z 5 i 33 Armią wzmocnionymi 9 i 10 Korpusem Pancernym oraz być może 3 Armią Pancerną. Ta faza działań ofensywnych miała nosić kryptonim Jowisz (lub Neptun) i doprowadzić do rozbicia pozostałości 9 Armii, a także niemieckiej 3 Armii Pancernej. W efekcie większość sił Grupy Armii Środek uległaby zniszczeniu, a wojska radzieckie mogłyby zaatakować Smoleńsk.
Sukces operacji Mars i Jowisz pod Rżewem oraz Wiaźmą, wraz z udanymi operacjami Uran i Saturn pod Stalingradem, miały doprowadzić do zniszczenia ogromnych sił Niemiec i ich sojuszników, a zapewne też do przegrania przez Niemcy wojny już w 1943 roku.
Siły obu stron Wojska radzieckie składały się z 41 i 22 Armii Frontu Kalinińskiego oraz z 39 i 20 Armii Frontu Zachodniego. Cztery radzieckie armie otrzymały duże wzmocnienia. Były to: w 41 Armii – 6 Korpus Strzelecki i 1 Korpus Zmechanizowany w 22 Armii – 3 Korpus Zmechanizowany w 20 Armii – 8 Korpus Strzelecki Gwardii, 5 i 6 Korpus Pancerny, 2 Korpus Kawalerii Gwardii.