Velikije Luki linn ja selle ümbrus oli 1941. aasta suvel Nõukogude-Saksa sõja alguses käest kätte käinud, kuid alates 26. augustist 1941 oli see sakslaste käes. Pärast seda, kui sakslaste pealetungi hoog 1941. aasta talvel rauges, üritas Saksa armee ennast selles piirkonnas kindlustada. Kui Punaarmee läks novembri keskel pealetungile, siis oli Nõukogude poole jaoks oluline katkestada mööda raudteed kulgenud varustusliinid, mida sakslased kasutasid aremeedegrupi Nord ja Mitte varustamiseks.

Punaarmee algne plaan oli haarata enda kätte Velikije Luki ja Novosokolniki raudteesõlmed, kuid 19. novembril 1942 läks Punaarmee vastupealetungile Stalingradi all ja Velikije Luki lahing sai uue mõtte: survestada Saksa armeed teises rindelõigus ning mitte võimaldada sakslastel tuua sealt täiendusi Stalingradi rindele. Venelased plaanisid lisaks Stalingradi all sel ajal ka teist suurt pealetungioperatsiooni Rževi juures, mille eesmärgiks oli piirata ümber sakslaste armeegrupp Mitte. Velikije Luki operatsioon pidi Punaarmee juhtide kavade järgi kaasa aitama ka sellele eesmärgile.