El día 17 de agosto, Franco ordenó atacar de nuevo en el Ebro. Sus dos primeras ofensivas habían conquistado la bolsa de Mequinenza, al norte el despliegue, y parte de la sierra de Pandols, al sur de Gandesa, que le costó un esfuerzo muy superior.
Durante sus ataques de julio, los republicanos se habían concentrado en conquistar Gandesa y Villalba. Ahora les devolverían la pelota cerca de este último pueblo, donde el terreno permitía utilizar carros de combate y no ofrecía a los republicanos tantas oportunidades defensivas como Pandols. Si en la sierra se había acabado estancando la ofensiva por la dura resistencia pegada al escarpado terreno, ahora se iba a probar al norte, en el sector de Villalba, en donde el terreno era mucho más favorable para el ataque. Si atacaban en aquel sector, podrían arrinconar a sus enemigos contra el río.
En el Ebro, los nacionales contaban con mayor número de carros que los republicanos, aunque eran de calidad muy inferior y sólo estaban armados con ametralladoras. Los italianos Fiat-Ansaldo CV 3-35 eran pequeños ingenios de tres toneladas y media; los alemanes Pz Kpfw uasf.B, fabricados por Krupp, pesaban casi el doble, aunque estaban dotados sólo de ametralladoras. Por su parte los republicanos alineaban T-26 soviéticos de nueve toneladas y media, armados con un cañón contracarro de 45 milímetros, capaz de desbaratar a cualquiera de sus oponentes. La Guerra Civil española hizo comprender a los alemanes sus insuficiencias de los carros armados sólo con ametralladoras y, antes de la invasión de Polonia, que efectuarían al año siguiente, dotaron a sus carros de un cañón, que no tuvieron tiempo de utilizar en España. A pesar de la superioridad de los carros rusos, algunos de ellos cayeron en manos de los nacionales, que los repararon, cambiaron sus distintivos y los utilizaron en sus propias fuerzas. La tercera ofensiva de los nacionales en el Ebro corrió a cargo de Yagüe con las divisiones 102.ª, 82.ª, 74.ª y 13.ª. Esta última estaba situada al sur, cerca de Corbera, y tenía orden de atacar hacia el cerro de los Gironeses para distraer a los republicanos. Si retrocedían, debían perseguirlos hasta llegar al pueblo y, además, debía alcanzar la cota 382 con el fin de rodear por la espalda a los enemigos estacionados ante Gandesa.
El ataque principal correspondía a las divisiones 82.ª y 74.ª, situadas en el centro de despliegue.
La primera de ellas marcharía por el camino de las Comas, que partía del cementerio de Villalba, con el fin de alcanzar las cotas 544 y 521, esta última también llamada vértice Gaeta, a un par de kilómetros del pueblo. La división 74.ª, que estaba estacionada en el sector de Quatre Camins, al sur de Villalba, atacaría y desbordaría la cota 481, también conocida como Punta Targa. La última división, numerada como 102.ª, se encontraba al norte de las demás y avanzaría aprovechando la brecha por las 82.ª y74.ª.
Se trataba de un plan audaz, pero montado sobre hipótesis equivocadas. Los mandos franquistas creían que el XV Cuerpo de Tagüeña estaba formado por tropas de peor calidad que el V cuerpo de Líster. Por otra parte, como el terreno no facilitaba una resistencia tan dura como la de Pandols, esperaban que, al verse atacados por los carros, los republicanos echarían a correr hacia el río.
Tagüeña era un hombre distinto al brutal y resolutivo Líster. Se trataba de un inteligente profesor de física, dotado de algunos conocimientos militares ya antes de la guerra, que le permitían apoyar la práctica adquirida durante la contienda. Aunque pertenecía al Partido Comunista, no era un revolucionario profesional, sino un antiguo dirigente universitario empujado al partido por las dramáticas circunstancias que le tocaron vivir.
Había hecho fortificar a conciencia el terreno que le ordenaba defender y, de norte a sur, tenía desplegados las divisiones 60.ª, 3.ª, 16.ª y 27.ª, todas ellas ya fogueadas. La 3.ª División era la de mejor calidad, a pesar de los numerosos biberones incorporados, y había sido reforzada por la 135.ª Brigada. De todas formas, el buen despliegue de estas tropas sufría el menoscabo de una aviación escasa y de una artillería insuficiente: de las setenta piezas que habían cruzado el río con el XV cuerpo, apenas una docena seguía operativa.
El campo fortificado republicano contaba con una red de trincheras, alambradas y parapetos, que surcaban el terreno en zigzag, completados por pozos de tirador disimulados y diseminados por los campos, mientras todo pequeño montículo había sido cuidadosamente parapetado y camuflado en lo posible. La posición más importante era la cota 481, o Punta Targa, loma situada a menos de 500 metros de la línea de Yagüe, frente a la loma enemiga de Quatre Camins. La defensa de Punta Targa fue confiada a la 3.ª Brigada de la 3.ª División, que se instaló en fortificaciones bien enmascaradas para las que se había utilizado hormigón, piedras y follaje. Existían cuatro nidos de ametralladoras, comunicados entre sí por una larga trinchera que rodeaba toda la cota, y contaba con mirillas protegidas por losas de piedra. En tierra nadie, delante de las fortificaciones, se había excavado pozos de tirador y, más atrás, se tendió una triple fila de alambradas.
Los soldados escuchaban las arengas enemigas que les invitaban a pasarse, prometiéndoles comidas que no habían probado desde antes de la guerra. Suponía una provocación insoportable y muchos habrían respondido a las voces del enemigo, pero tenían orden de hacer oídos sordos. Lo cual resultaba difícil de cumplir cuando la angustia incitaba a la respuesta.