Las fuerzas de la División del Norte tomaron en Torreón, en Coahuila, los trenes que los dejaron en Calera.

Del 16 al 22 de junio se fue formando una larga hilera de ferrocarriles que iba desde la estación Pimienta, en las afueras de Zacatecas, hasta las orillas de Fresnillo.

Felipe Ángeles fue el encargado de realizar el plan de la batalla, y asignó las posiciones de 20,000 hombres.

La División del Centro se localizaba entre Zacatecas y el poblado de Guadalupe, comandada por Pánfilo Natera y las tropas duranguenses de Domingo Arrieta.

Al suroeste de la ciudad se situaron tres brigadas de la División del Norte, con casi 3,000 efectivos dirigidos por los generales Maclovio Herrera y Manuel Chao.

Toribio Ortega, el pionero de la Revolución que comandaba a la tercera brigada, enfermó de gravedad de tifoidea y murió un par de días después de la batalla.

El resto de las tropas de la División del Norte formaron un gran arco por el noroeste y norte, aproximadamente entre el pueblo de Hacienda Nueva y los cerros cercanos a Vetagrande.

Felipe Ángeles mandó cerca de doce cañones junto a las tropas de Maclovio Herrera y en el norte colocó 24.

El lunes 22 de junio, Francisco Villa realizó su aparición en la zona de operaciones. Arribó a Vetagrande, la cual fungía como cuartel general de los revolucionarios.

La semana anterior al 23 de junio, los federales recibieron los últimos refuerzos provenientes de San Luis Potosí.

Los federales emplazaron ocho cañones en las elevaciones y posiciones e¿fortificadas del sur de la ciudad, como la estación del ferrocarril, el Cerro del Padre y las Lomas del Refugio.