В директиве Ставки ВГК от 16 июля о проведении наступательной операции в районе Ржева ставилась задача с 28 июля по 5 августа 1942 г. общими усилиями левого крыла Калининского фронта и правого крыла Западного фронта «очистить от противника территорию к северу от р. Волга в районе Ржева, Зубцов и территорию к востоку от р. Вазуза в районе Зубцова, Карамзино, Погорелого Городища, овладеть городами Ржев и Зубцов, выйти и прочно закрепиться на реках Волга и Вазуза, обеспечив за собой тет-де-поны в районе Ржева и Зубцова». К операции привлекались 30-я (генерал-майор Д. Д. Лелюшенко), 29-я (генерал-майор В. И. Швецов), 3-я воздушная армии (генерал-майор авиации М. М. Громов) Калининского фронта (генерал-полковник И. С. Конев) и 31-я (генерал-майор В. С. Поленов), 20-я (генерал-лейтенант М. А. Рейтер), 1-я воздушная армии (генерал-лейтенант авиации С. А. Худяков) Западного (генерал армии Г. К. Жуков) фронта.
Нам неизвестны директивы Ставки о привлечении других армий, но документы фронта и армий, в частности названная выше карта, а также «Карта-предварительный план наступательной операции 33-й армии в районе г. Гжатск 9—10 августа 1942 г.», «Карта-план наступательной операции 33-й армии в районе западнее гор. Медынь на 11 августа» позволяют утверждать, что командующий Западным фронтом изначально планировал участие 5-й (генерал-лейтенант И. И. Федюнинский) и 33-й (генерал-лейтенант М. С. Хозин) армий, причем 33-й армии отводилась большая роль. Она должна была прорвать вражескую оборону и, «развивая успех в направлении Остролучье, Силенки, Гжатск, во взаимодействии с частями 5-й армии уничтожить Гжатскую группировку противника». 5-я армия в операции Западного фронта должна была наносить вспомогательный удар, выйти на «фронт Городок, Карманово, Самуйлово, где во взаимодействии с 20-й А [армией. – С.Г.] уничтожить группировку противника севернее рр. Титовка, Яуза, после чего, свертывая фронт армии на юг, главными силами выходить в район Гжатск и западнее его». Для поддержки 5-й и 33-й армий планировалось большую часть фронтовой артиллерии перегруппировать из 31-й и 20-й армий на заранее подготовленные позиции сначала в полосу 5-й, а затем 33-й армий. На обеспечение действий этих армий намечалось перенацелить значительные силы авиации фронта.
Следует уточнить, что наступали эти армии лишь частью сил. На прямом направлении на Москву 5-й армии было приказано держать прочную оборону, так как здесь было «наикратчайшее» расстояние от фронта до столицы. Позднее, после завершения войсками 20-й армии Погорело-Городищенской операции, был подготовлен план действий подвижной группы армии под командованием генерал-лейтенанта Тюрина (2-й гвардейский кавалерийский и 8-й танковый корпуса) по уничтожению противника северо-западнее Гжатска с последующим соединением этой группы с войсками 33-й армии. В приказе по армии от 31 августа после прорыва обороны противника и выхода группы западнее и северо-западнее Гжатска предусматривался поворот этой группы на восток «для захвата Гжатска с запада и уничтожение Гжатской группировки противника» во взаимодействии с частями 5-й и 33-й армий. Позднее в документах фронта действия 5-й и 33-й армий будут названы на «гжатско-вяземском направлении». Таким образом, еще одной целью операции было освобождение Гжатска. Поэтому далее операцию будем именовать Ржевско-Сычевской (Гжатской).