9月12日，希特勒在大本營(yíng)召開軍事會(huì)議，保盧斯提交了自己新的作戰(zhàn)計(jì)劃：“第6集團(tuán)軍兵分兩路，以步兵第71、第94、第295師和第24裝甲師從亞歷山大羅夫卡向東突擊；以第291摩托化師、第141坦克師和羅馬尼亞第20步兵師從薩多瓦亞向東北突擊，兩路兵力分割圍殲蘇軍第62集團(tuán)軍，并迅速占領(lǐng)斯大林格勒，城南和城西北的德軍負(fù)責(zé)牽制蘇軍防御。”
該計(jì)劃得到希特勒的批準(zhǔn)，他還同時(shí)命令德軍第4裝甲集團(tuán)軍向斯大林格勒以南的伏爾加河右岸推進(jìn)，迫使蘇軍東南方面軍難以向斯大林格勒城區(qū)增援，同時(shí)羅馬尼亞第3集團(tuán)軍進(jìn)至頓河右岸（第6集團(tuán)軍左翼），接替第6集團(tuán)軍陣地，以便于第6集團(tuán)軍能夠全力進(jìn)攻斯大林格勒市區(qū)。
蘇軍方面，斯大林格勒方面軍6個(gè)集團(tuán)軍集結(jié)在城市以北，東南方面軍第62集團(tuán)軍負(fù)責(zé)防御城市中部和北部，第64集團(tuán)軍負(fù)責(zé)市區(qū)南部城防，另有2個(gè)集團(tuán)軍負(fù)責(zé)防御斯大林格勒南部的湖泊地帶。
其中，第62集團(tuán)軍在此前外圍作戰(zhàn)中已經(jīng)遭受慘重傷亡，集團(tuán)軍兵力所剩無幾。司令員洛帕京在接到城防任務(wù)后，這位大膽心細(xì)而且一直表現(xiàn)優(yōu)異的蘇軍將領(lǐng)退縮了，他公開坦率地表示第62集團(tuán)軍無法守住斯大林格勒。幾天后，第64集團(tuán)軍副司令員崔可夫接任集團(tuán)軍司令員，參謀長(zhǎng)克雷洛夫。
第62和第64集團(tuán)軍共計(jì)16個(gè)步兵師、8個(gè)步兵旅和2個(gè)坦克軍，總兵力9萬人，德軍的攻城兵力為17萬人。
9月13日，德軍的進(jìn)攻開始。當(dāng)天，德軍進(jìn)攻的主要目標(biāo)是城市中部的高地一馬馬耶夫崗和中央火車站。馬馬耶夫崗位于城市中部的一處高地，在這里可以俯視斯大林格勒整個(gè)市區(qū)。
清晨6點(diǎn)30分，德軍以1個(gè)步兵師和40多輛坦克向這里發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，猛烈的炮擊導(dǎo)致第62集團(tuán)軍與前沿陣地和方面軍的聯(lián)系一度中斷。由于兵力薄弱，擔(dān)任中央?yún)^(qū)域的蘇軍被迫向東后撤，德軍占領(lǐng)126.7高地和機(jī)場(chǎng)鎮(zhèn)，并抵近至伏爾加河10公里處。
次日凌晨崔可夫和參謀長(zhǎng)克雷洛夫組織部隊(duì)反擊，此時(shí)崔可夫已經(jīng)與方面軍恢復(fù)了聯(lián)系，方面軍了解到前線的情況后，決定以航空兵配合第62集團(tuán)軍的反擊，并命令近衛(wèi)第13步兵師立即渡過伏爾加河劃歸第62集團(tuán)軍指揮，這支擁有“近衛(wèi)”稱號(hào)的部隊(duì)在后面的戰(zhàn)斗中發(fā)揮了巨大的作用。
9月14日凌晨3時(shí)30分，第62集團(tuán)軍開始反突擊，但部隊(duì)的進(jìn)展極為困難，至午后2時(shí)，德軍大批步兵和坦克趕來增援，將蘇軍擊退，并迅速?zèng)_到馬馬耶夫崗。此時(shí)近衛(wèi)第13步兵師還沒有抵達(dá)，崔可夫將僅剩下的預(yù)備隊(duì)－一個(gè)重型坦克旅（僅剩19輛坦克）投入戰(zhàn)場(chǎng)，他又將集團(tuán)軍司令部參謀人員和警衛(wèi)連組織起來，編成兩個(gè)戰(zhàn)斗群。
一個(gè)戰(zhàn)斗群加強(qiáng)6輛坦克負(fù)責(zé)封鎖火車站通往碼頭的各條街道；另一個(gè)戰(zhàn)斗群加強(qiáng)3輛坦克負(fù)責(zé)奪回剛剛丟失的專家大樓，因?yàn)榈萝娫谶@建立了大口徑機(jī)槍射擊陣地，不斷地向伏爾加河河面和沿岸碼頭射擊，威脅河面上的航運(yùn)。戰(zhàn)斗群出動(dòng)后，德軍的大口徑機(jī)槍陣地被摧毀，掩護(hù)從伏爾加河左岸的第一批增援部隊(duì)成功上岸。
當(dāng)晚9時(shí)，近衛(wèi)第13步兵師悄悄抵近伏爾加河左岸，隨后登上駁船駛向斯大林格勒。由于情況緊急，近衛(wèi)第13師官兵上岸后，就立即投入戰(zhàn)斗，他們劃分成多個(gè)戰(zhàn)斗群分散到城市的大街小巷，德軍如潮水般的進(jìn)攻被遏制。
9月15日，負(fù)責(zé)防御馬馬耶夫崗的蘇軍與第62集團(tuán)軍指揮部失去聯(lián)系，如果這里被德軍攻占，保衛(wèi)斯大林格勒各部隊(duì)的命脈－伏加爾河航線就會(huì)被德軍控制。為此，崔可夫命令近衛(wèi)第13步兵師第39團(tuán)迅速向馬馬耶夫崗?fù)七M(jìn)，并在那里固守。
16日拂曉，馬馬耶夫崗上響起了激烈的槍炮聲，第39團(tuán)經(jīng)過一次又一次的沖鋒，終于將德軍防御部隊(duì)全部消滅。德軍也清楚這里的重要性，繼續(xù)向這里調(diào)集兵力，向馬馬耶夫崗沖擊。此后，雙方在這片不大的高地上反復(fù)沖殺，直到戰(zhàn)役結(jié)束。
中央火車站是斯大林格勒城市的交通樞紐，是通往伏爾加河畔的主要通道，第62集團(tuán)軍防線也由此穿插而過。車站以及周圍的建筑物已經(jīng)被德軍控制，他們躲在厚墻和掩體后面，居高臨下，阻止蘇軍奪回這座車站。9月15日夜，近衛(wèi)第13師第42團(tuán)一個(gè)連借著斷壁殘?jiān)那?/span>潛至車站大樓，連長(zhǎng)甘德拉命令每個(gè)戰(zhàn)士準(zhǔn)備好幾顆手榴彈。隨著他大喊一聲，蘇軍士兵將所有手榴彈都扔了出去，德軍猝不及防，丟失了這座大樓。
次日拂曉，德軍開始對(duì)這座大樓發(fā)起反擊，經(jīng)過一輪空襲后，步兵沖向大樓，隨后遭到密集子彈和手榴彈的還擊。戰(zhàn)斗持續(xù)了1天，蘇軍也只剩下19個(gè)人，但德軍始終無法奪取這座大樓，最終德軍調(diào)來重炮，將這座大樓全部摧毀，近衛(wèi)第13師第42團(tuán)1營(yíng)1連甘德拉上尉連長(zhǎng)以下所有官兵犧牲。
9月16日，葉廖緬科將坦克第137旅、步兵第92旅交給崔可夫，兩支部隊(duì)隨即在近衛(wèi)第13師左右兩翼投入戰(zhàn)斗，以緩解近衛(wèi)第13師的防守壓力。9月19日，第62集團(tuán)軍實(shí)施反擊，暫時(shí)穩(wěn)住了戰(zhàn)線。
然而當(dāng)天晚些時(shí)候，德軍再次猛攻近衛(wèi)第13師陣地，第62集團(tuán)軍防線再次告急。集團(tuán)軍軍事委員古洛夫悄悄告訴崔可夫，他已經(jīng)為集團(tuán)軍軍事委員會(huì)留了幾條船，隨時(shí)可以撤到伏爾加河對(duì)岸，崔可夫則回答道：“這與我毫無關(guān)系，我不會(huì)撤到伏爾加河對(duì)岸去。”
參謀長(zhǎng)克雷洛夫也激動(dòng)地說：“我們將一起清洗好自己的手槍，把最后一粒子彈留給自己的腦袋。”
為了穩(wěn)住部隊(duì)的情緒，崔可夫和參謀長(zhǎng)經(jīng)常離開指揮部，到前沿陣地去。戰(zhàn)士們看到集團(tuán)軍首長(zhǎng)沒有離開他們，與他們同生死共患難，部隊(duì)的士氣更加高漲。
9月20日，德軍突破近衛(wèi)第13師的防線，第一次沖到伏爾加河岸，并向中心碼頭挺進(jìn)。崔可夫?qū)倓偟诌_(dá)的2000名補(bǔ)充兵派給近衛(wèi)第13師師長(zhǎng)羅季姆采夫，經(jīng)兩晝夜激戰(zhàn)，終于擋住了德軍的進(jìn)攻勢(shì)頭，第62集團(tuán)軍的局勢(shì)才稍有緩和。
至9月26日，經(jīng)過13天的城市巷戰(zhàn)，德軍攻占了斯大林格勒南部城區(qū)和中部大部分區(qū)域。按照保盧斯的計(jì)劃，部隊(duì)需要休整一下，補(bǔ)充彈藥和人員再繼續(xù)進(jìn)攻。然而，在大本營(yíng)一次次的催促下，保盧斯只能繼續(xù)進(jìn)攻，同時(shí)他要求的援兵也一并到達(dá)，包括第4裝甲集團(tuán)軍的兩個(gè)師和新抵達(dá)斯大林格勒前線的6個(gè)師。
與此同時(shí)，蘇軍根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)上的實(shí)際情況，將斯大林格勒方面軍改為頓河方面軍，將東南方面軍改為斯大林格勒方面軍。對(duì)于負(fù)責(zé)市區(qū)城防的第62集團(tuán)軍，從9月27日起，統(tǒng)帥部又向該集團(tuán)軍增調(diào)步兵第193師（9月27日）、近衛(wèi)第39師（9月30日）、步兵第308師和近衛(wèi)第37師（10月2日）。
9月27日，德軍對(duì)蘇軍最后一輪進(jìn)攻打響。崔可夫判斷德軍的進(jìn)攻重點(diǎn)仍然是馬馬耶夫崗，當(dāng)時(shí)在山崗頂部是蘇軍第95師防守，西坡和南坡則被德軍控制。崔可夫決心趁德軍發(fā)起進(jìn)攻之前，蘇軍率先發(fā)起反擊。
9月26日下午18時(shí)，蘇軍對(duì)馬馬耶夫崗德軍反擊，經(jīng)過一輪炮火準(zhǔn)備后，上崗頂部的第95師向德軍發(fā)起沖鋒，只用1個(gè)小時(shí)就將西坡和南坡攻占。
次日上午10時(shí)，德軍開始進(jìn)攻，至10月3日，交戰(zhàn)地域主要集中在紅十月工廠、街壘廠和拖拉機(jī)廠。雙方的陣地犬牙交錯(cuò)，為爭(zhēng)奪每一條大街、每一棟房屋、每一個(gè)廣場(chǎng)而奮力拼殺。
10月14日，坐在指揮部的崔可夫收到了一連串的壞消息：近衛(wèi)第37師和第112旅陣地相繼被突破，近衛(wèi)第37師指揮部被襲擊，師長(zhǎng)諾盧杰夫失去聯(lián)系。此時(shí)，第62集團(tuán)軍已經(jīng)被分割成3個(gè)孤立的部分，面積分別為14平方公里、1.28平方公里和1平方公里。德軍從兩個(gè)方向突進(jìn)至伏爾加河畔，三處蘇軍則各自依托一個(gè)登陸場(chǎng)據(jù)守。蘇軍憑借著登陸場(chǎng)，不斷地從河對(duì)岸得到新銳部隊(duì)和物資補(bǔ)充，德軍一次次的進(jìn)攻都宣告失敗。
在斯大林格勒市區(qū)作戰(zhàn)期間，蘇軍為增加城防兵力，確保第62集團(tuán)軍不斷得到新銳部隊(duì)補(bǔ)充，以便長(zhǎng)久地與德軍反復(fù)爭(zhēng)奪，從9月14日至10月16日的33 天中，陸續(xù)向市區(qū)增派了10個(gè)步兵師、2個(gè)坦克師和1個(gè)步兵旅。伏爾加河區(qū)艦隊(duì)在從伏爾加河?xùn)|岸向斯大林格勒運(yùn)送人員、彈藥和糧食方面發(fā)揮了重要作用。區(qū)艦隊(duì)的艦艇經(jīng)常在德軍炮兵和航空兵襲擊下渡過伏爾加河，把數(shù)萬名戰(zhàn)士和數(shù)萬噸物資送到斯大林格勒。區(qū)艦隊(duì)的渡河拖船、渡輪和裝甲艇，在保衛(wèi)斯大林格勒市期間，共完成約3.5萬次航行。
最高統(tǒng)帥部預(yù)備隊(duì)向斯大林格勒地域累計(jì)增調(diào)約20萬人、近90個(gè)炮兵營(yíng)（5萬人和1000多門火炮）、約40個(gè)受過專門攻城訓(xùn)練的工兵營(yíng)。在市區(qū)爭(zhēng)奪的67天中，德軍共出動(dòng)飛機(jī)7萬余架次，平均每晝夜1000至1500架次以上。蘇軍航空兵在市區(qū)戰(zhàn)斗期間，共出動(dòng)飛機(jī)4.5萬余架次，平均每晝夜670 余架次。
德軍的進(jìn)攻力量已經(jīng)枯竭，到1942年11月18日，斯大林格勒會(huì)戰(zhàn)已持續(xù)4 個(gè)月。德軍先后調(diào)來50多個(gè)師的兵力，但始終未能實(shí)現(xiàn)其戰(zhàn)略企圖。德軍在奪取斯大林格勒的作戰(zhàn)中遭受巨大損失，死傷近70萬人，損失火炮和迫擊炮2000多門、坦克和強(qiáng)擊炮1000多輛、戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)1400多架。德軍完全被蘇軍鉗制在斯大林格勒城下，陷入被蘇軍半包圍的態(tài)勢(shì)。在這種形勢(shì)下，蘇軍已悄悄地完成大反攻的準(zhǔn)備。
蘇軍大本營(yíng)和總參謀部從1942年9月起即開始擬制由3個(gè)方面軍實(shí)施的圍殲斯大林格勒地城德軍的反攻計(jì)劃。11月13日，蘇軍統(tǒng)帥部批準(zhǔn)代號(hào)為“颶風(fēng)”的反攻計(jì)劃。計(jì)劃總企圖是利用蘇軍對(duì)德軍第6集團(tuán)軍和第4裝甲集團(tuán)軍所形成的有利包圍態(tài)勢(shì)，以3個(gè)方面軍對(duì)德軍兩翼實(shí)施突擊，合圍德軍，爾后消滅伏爾加河與頓河間的德軍主力。
截至反攻開始前，蘇軍在斯大林格勒方向共展開3個(gè)方面軍：西南方面軍（司令員瓦杜丁中將），轄近衛(wèi)第1集團(tuán)軍、第5坦克集團(tuán)軍、第21集團(tuán)軍和第17空軍集團(tuán)軍。
頓河方面軍（司令員羅科索夫斯基中將），轄第65、第24、第66集團(tuán)軍和第16空軍集團(tuán)軍。
斯大林格勒方面軍（司令員葉廖緬科上將），轄第62、第64、第57、第51、第28集團(tuán)軍和第8空軍集團(tuán)軍。
3個(gè)方面軍總兵力為110余萬人，火炮和迫擊炮15500門，坦克約1500輛，作戰(zhàn)飛機(jī)1300余架。蘇軍當(dāng)面之?dāng)碁榈萝夿集團(tuán)軍群所屬第2、第6集團(tuán)軍、第4裝甲集團(tuán)軍和仆從國(guó)軍隊(duì)，共100余萬人，10290門火炮和迫擊炮，675輛坦克和強(qiáng)擊火炮，1200余架飛機(jī)。
西南方面軍（1942年10月25日重新組建）受領(lǐng)的任務(wù)是：從斯大林格勒以西的頓河中游實(shí)施主要突擊，突破羅馬尼亞第3集團(tuán)軍的防御，并向東南迅猛發(fā)展進(jìn)攻，前出到卡拉奇地區(qū)，與斯大林格勒方面軍會(huì)師。與此同時(shí)，方面軍近衛(wèi)第1集團(tuán)軍向西南方向?qū)嵤┩粨簦⒑蠂膶?duì)外正面。西南方面軍地面行動(dòng)由第17空軍集團(tuán)軍等航空兵部隊(duì)負(fù)責(zé)空中保障。
斯大林格勒方面軍突擊集團(tuán)轄第64、第57、第51集團(tuán)軍，以主力先粉碎斯大林格勒以南的羅馬尼亞第6步兵軍，并向西北方向發(fā)展突擊，進(jìn)入卡拉奇渡口同西南方面軍會(huì)師。方面軍部分兵力則向西方向進(jìn)攻，在近衛(wèi)第1集團(tuán)軍左翼建立合圍的對(duì)外正面。第62集團(tuán)軍以積極行動(dòng)牽制斯大林格勒市內(nèi)作戰(zhàn)的德軍，并做好轉(zhuǎn)入反攻的準(zhǔn)備。斯大林格勒方面軍的行動(dòng)，由第8空軍集團(tuán)軍提供空中保障。
頓河方面軍的任務(wù)是：從戰(zhàn)場(chǎng)中段（斯大林格勒以北）向東南實(shí)施向心突擊，合圍并消滅頓河小彎曲部防御之?dāng)场柡螅浜衔髂戏矫孳姾退勾罅指窭辗矫孳娤麥绫粐萝娭乇瘓F(tuán)。第66集團(tuán)軍在斯大林格勒以北行動(dòng)，其任務(wù)是以積極行動(dòng)緊緊牽制對(duì)峙之?dāng)常沟萝姛o法機(jī)動(dòng)預(yù)備隊(duì)，頓河方面軍地面行動(dòng)，由第16空軍集團(tuán)軍提供空中保障。
反攻發(fā)起時(shí)間定為1942年11月19日。
為牽制德軍在其他戰(zhàn)線上的兵力，最高統(tǒng)帥部命令莫斯科地區(qū)的加里寧方面軍向大盧基方向展開進(jìn)攻；西方面軍向勒熱夫－維亞濟(jì)馬德軍實(shí)施進(jìn)攻；外高加索方面軍向莫茲多克方向?qū)嵤┻M(jìn)攻。
11月19日拂曉，在持續(xù)80分鐘的炮火準(zhǔn)備后，蘇軍西南方面軍以及頓河方面軍右翼部隊(duì)開始突擊，揭開了反攻的序幕。
西南方面主要突擊首先指向戰(zhàn)斗力較弱的羅馬尼亞第3集團(tuán)軍。在蘇軍第5坦克集團(tuán)軍和第21集團(tuán)軍突破羅馬尼亞軍隊(duì)防御后，配置在羅軍后方的德軍企圖以反突擊阻止蘇軍前進(jìn)，但被蘇軍粉碎。在達(dá)成對(duì)羅馬尼亞第3集團(tuán)軍的突破后，蘇軍即快速向縱深推進(jìn)。到日終時(shí)，進(jìn)入突破口的蘇軍各部隊(duì)已向德軍縱深推進(jìn)30 ～35公里，并繼續(xù)向卡拉奇推進(jìn)。
頓河方面軍在第一天只有第65集團(tuán)軍參戰(zhàn)。該集團(tuán)軍切斷了德軍從頓河小彎曲部向西的退路，楔入德軍防御縱深3～5公里。
至11月23日，西南方面軍所屬第5坦克集團(tuán)軍第26坦克軍和第21集團(tuán)軍的第4坦克軍，攻占了頓河?xùn)|岸重要支撐點(diǎn)卡拉奇。11月24日，被圍在拉斯波品斯卡亞地域的羅馬尼亞第3集團(tuán)軍主力被西南方面軍圍殲。
11月20日，斯大林格勒方面軍第51、第57集團(tuán)軍以及第64 集團(tuán)軍左翼部隊(duì)在斯大林格勒以南轉(zhuǎn)入反攻，當(dāng)日突破德軍防御。23日，第51集團(tuán)軍第4機(jī)械化軍與西南方面軍第4坦克軍在卡拉奇和蘇維埃茨基會(huì)合，將斯大林格勒附近德軍集團(tuán)的基本兵力合圍，被圍的德軍包括第4、第8、第11、第51軍和第14裝甲軍，共計(jì)22個(gè)師，約27萬人。
在蘇軍發(fā)動(dòng)反攻時(shí)，德軍將領(lǐng)們還沒有意識(shí)到這是蘇軍的一次全局性的反攻，在蘇軍西南方面軍正面的德軍B集團(tuán)軍群，總司令魏克斯（7月5日，希特勒免去了馮·博克的職務(wù)，由魏克斯繼任）直到晚上10點(diǎn)才向第6集團(tuán)軍發(fā)布了一道命令：“立即停止在斯大林格勒的一切進(jìn)攻作戰(zhàn)；第6集團(tuán)軍立即從所屬編成中抽出2個(gè)摩托化團(tuán)和1個(gè)步兵師，盡可能再抽出1個(gè)輔助摩托化兵團(tuán)，將這些部隊(duì)歸屬第14坦克軍司令部，以便該部向西北或向西實(shí)施突擊。”
在斯大林格勒的保盧斯接到這份命令后，也沒有意識(shí)到問題的嚴(yán)重性，他直到11月20日還在給部隊(duì)下達(dá)進(jìn)攻的命令。直到當(dāng)天下午，保盧斯才召集司令部會(huì)議，向部下宣布了部隊(duì)面臨的危險(xiǎn)。
同樣在11月20日，希特勒下達(dá)命令，成立頓河集團(tuán)軍群，由第11集團(tuán)軍司令曼施坦因擔(dān)任司令，下轄第6集團(tuán)軍、第4裝甲集團(tuán)軍和羅馬尼亞第3集團(tuán)軍。他要求第6集團(tuán)軍就地組織防御，曼施坦因則指揮包圍圈外的部隊(duì)突入斯大林格勒，與第6集團(tuán)軍會(huì)合。
11月22日，保盧斯向希特勒請(qǐng)求“自己有決定第6集團(tuán)軍是否留在斯大林格勒的自主權(quán)”，遭到希特勒的拒絕。11月23日，魏克斯致電希特勒：“如果第6集團(tuán)軍能在西南方向突圍，將對(duì)整個(gè)局勢(shì)產(chǎn)生有利影響”。希特勒立即解除了他的職務(wù)，部隊(duì)全部交給曼施坦因指揮。
此時(shí)，被圍德軍僅有2天的彈藥和6天的口糧。數(shù)十萬被圍德軍占據(jù)著東西長(zhǎng)70~80公里、寬30~40公里，面積1500平方公里的地域，依靠空中補(bǔ)給繼續(xù)堅(jiān)持。
11月23日，保盧斯決定部隊(duì)不再突圍，而是依托大量修筑好的工事、明碉暗堡形成的密集火力網(wǎng)堅(jiān)守。他認(rèn)為，部隊(duì)貿(mào)然突圍，會(huì)丟掉大量重型裝備，而且在撤退中，極容易因?yàn)榘l(fā)生混亂導(dǎo)致部隊(duì)遭受重大損失，而且他相信霍特的第4裝甲集團(tuán)軍能夠突破蘇軍的防御與自己會(huì)合，到那時(shí)他既可以恢復(fù)攻勢(shì)，也可以從容撤退。
實(shí)際上，此時(shí)蘇軍的合圍圈的確不牢固，尤其是西南方向上，斯大林格勒方面軍的合圍地帶仍然比較薄弱，如果第6集團(tuán)軍全力向西南突圍，并與隨后趕到那里的解圍部隊(duì)會(huì)合，第6集團(tuán)軍完全可以免遭圍殲的危險(xiǎn)。
為解救被圍德軍，曼施坦因組建霍利德戰(zhàn)役集群（含第17軍和另5個(gè)德國(guó)師）和霍特戰(zhàn)役集群（含第4裝甲集團(tuán)軍、羅馬尼亞第4集團(tuán)軍和A集群調(diào)來的第57裝甲軍）。同時(shí)，曼施坦因向希特勒建議，第6集團(tuán)軍死守在現(xiàn)有地區(qū)是非常不可取的，應(yīng)該賦予第6集團(tuán)軍行動(dòng)自由，而不必死守斯大林格勒。
對(duì)于曼施坦因的建議，希特勒遲遲沒有答復(fù)，而且陸軍總部也沒有將答應(yīng)交給曼施坦因用于解圍的全部部隊(duì)交付。更加讓曼施坦因氣惱的是，調(diào)給自己的3個(gè)山地師中途轉(zhuǎn)給了中央集團(tuán)軍群和A集團(tuán)軍群。
蘇軍方面，11月24日起，蘇軍每天平均出動(dòng)824架次飛機(jī)對(duì)斯大林格勒地域?qū)嵤┺Z炸，并擊退德軍霍利特戰(zhàn)役集群的進(jìn)攻，鞏固了合圍圈。12月初，蘇軍開始對(duì)合圍圈內(nèi)的德軍實(shí)施割裂殲滅。但蘇軍的進(jìn)展并不順利，因?yàn)榘凑仗K軍的估計(jì)，被圍德軍大約有9萬多人，這個(gè)數(shù)字是根據(jù)德軍投入斯大林格勒區(qū)域作戰(zhàn)的兵力數(shù)量，去掉其間德軍的損失數(shù)字得出的，而他們忽略了此期間德軍向該地區(qū)持續(xù)增派的兵力。實(shí)際上被圍德軍數(shù)量有27萬之多。
鑒于此情況，華西列夫斯基建議暫停最高統(tǒng)帥部制定的“土星”作戰(zhàn)計(jì)劃，將其所用部隊(duì)加強(qiáng)給斯大林格勒方面軍，這一舉動(dòng)為后來擊退霍特集群的進(jìn)攻起到了關(guān)鍵性的作用。
12月12日，德軍霍特集群集結(jié)完畢，曼施坦因命令他不要等計(jì)劃增援給他的部隊(duì)，立即向斯大林格勒方向進(jìn)攻。2天后，霍特的部隊(duì)突破蘇軍第51集團(tuán)軍防御縱深40公里。據(jù)此蘇軍最高統(tǒng)帥部決定，斯大林格勒方面軍先實(shí)施防御，粉碎德軍增援，爾后再殲滅被圍之?dāng)场?/span>
斯大林格勒方面軍迅速將兵力、兵器從合圍的對(duì)內(nèi)正面向合圍的對(duì)外正面機(jī)動(dòng)，以第57集團(tuán)軍第13坦克軍以及方面軍預(yù)備隊(duì)的1個(gè)步兵師和1個(gè)坦克旅加強(qiáng)第51集團(tuán)軍，又將統(tǒng)帥部預(yù)備隊(duì)第5突擊集團(tuán)軍的3個(gè)步兵師調(diào)至梅什科瓦河北岸設(shè)防。
12月19日，德軍增調(diào)1個(gè)裝甲師后再度發(fā)起攻擊，在攻擊部隊(duì)的身后，是曼施坦因?yàn)榈?集團(tuán)軍準(zhǔn)備的3000噸補(bǔ)給車隊(duì)。23日前，德軍第4裝甲集團(tuán)軍的第57裝甲軍進(jìn)抵梅什科瓦河，一度與被圍德軍相距不到40公里。
此間第6集團(tuán)軍并沒有開展積極活動(dòng)，保盧斯在被圍的這段時(shí)間，起初決定固守待援，后因形勢(shì)越來越危急，他又數(shù)次請(qǐng)求希特勒，準(zhǔn)許第6集團(tuán)軍突圍，均遭到希特勒的拒絕。在霍特集群最后一次嘗試進(jìn)攻期間，曼施坦因要求保盧斯“撤出斯大林格勒，第4裝甲集團(tuán)軍已經(jīng)做好一切接應(yīng)準(zhǔn)備。”保盧斯的答復(fù)是：“突圍和放棄斯大林格勒的一切，均與第6集團(tuán)軍無關(guān)。”
12月24日，蘇軍第2坦克集團(tuán)軍向霍特戰(zhàn)役集群發(fā)起反擊，12月29日，蘇軍攻占科捷爾尼科沃，德軍向西和西南方向退卻。至12月底，蘇軍殲滅了羅馬尼亞第4集團(tuán)軍，并重創(chuàng)德軍第4裝甲集團(tuán)軍的第57裝甲軍，將德軍擊退到距斯大林格勒200公里遠(yuǎn)地域，曼施坦因和霍特的努力失敗了。
在西南方面軍方面，12月16日，在沃羅涅日方面軍的配合下，該方面軍向包圍圈對(duì)外正面發(fā)起進(jìn)攻，經(jīng)3天激戰(zhàn)，將德軍防御陣地切割成4個(gè)孤立的地段，德軍被迫向西南和南面撤退。12月24日，蘇軍第1坦克集團(tuán)軍第24坦克軍出其不意地突入到塔欽斯卡亞，奪占了德軍向斯大林格勒空運(yùn)的機(jī)場(chǎng)，以及300多架軍用飛機(jī)和后勤倉庫，第6集團(tuán)軍的空中補(bǔ)給徹底斷絕。
至12月底，西南方面軍已推進(jìn)100至200公里，殲滅了意大利第8集團(tuán)軍主力、羅馬尼亞第3集團(tuán)軍殘部和霍利德戰(zhàn)役集群主力，蘇軍西南方面軍和沃羅涅日方面軍的反攻任務(wù)遂告完成。
與此同時(shí)，蘇軍制定“指環(huán)”作戰(zhàn)計(jì)劃。1943年1月8日，蘇軍向斯大林格勒被圍德軍發(fā)出最后通牒，要求其停止抵抗、繳械投降，遭到德軍拒絕。
1月10日，頓河方面軍經(jīng)炮火準(zhǔn)備后發(fā)起進(jìn)攻。盡管德軍進(jìn)行了頑強(qiáng)抵抗，方面軍突擊集團(tuán)仍于日終前在許多地段突破德軍防御，向縱深推進(jìn)6至8公里。在發(fā)展進(jìn)攻過程中，蘇軍于1月12日奪取了馬里諾夫卡突出部，消滅該地德軍近3個(gè)師。1月25日，蘇軍突入斯大林格勒西郊。至1月26日，分別由東西兩個(gè)方向進(jìn)攻的蘇軍第26集團(tuán)軍和第21集團(tuán)軍在紅色十月新村、馬馬耶夫崗地域會(huì)師，將德軍分割成南、北兩個(gè)部分。德軍南部集群被壓縮在市中心，北部集群被壓縮在拖拉機(jī)工廠和“街壘”工廠區(qū)。
1月27至31日，蘇軍對(duì)德軍南、北兩個(gè)集群實(shí)施突擊。德軍戰(zhàn)斗力已急劇降低，開始大批投降。1月31日，德軍南部集群停止抵抗，剛被希特勒提升為元帥的德軍第6集團(tuán)軍司令保盧斯及其參謀長(zhǎng)被俘。
2月2日，在蘇軍炮火猛烈襲擊下，德軍北部集群也被迫停止抵抗。蘇軍頓河方面軍最終完成了殲滅斯大林格勒被圍德軍集團(tuán)的任務(wù)，斯大林格勒會(huì)戰(zhàn)至此全部結(jié)束。
在“指環(huán)”戰(zhàn)役中，蘇軍頓河方面軍各部隊(duì)共俘敵9.1萬余人，其中包括保盧斯陸軍元帥在內(nèi)的2500 余名軍官和24名將軍。在各戰(zhàn)場(chǎng)則收集了約14萬具被擊斃的德軍官兵尸體。
在斯大林格勒反攻作戰(zhàn)過程中，蘇軍共消滅德軍第6集團(tuán)軍、羅馬尼亞第3、第4集團(tuán)軍和意大利第8集團(tuán)軍。德軍一方共損失32個(gè)師和3個(gè)旅，另有16個(gè)師遭重創(chuàng)，損失人員80余萬、坦克和強(qiáng)擊火炮近2000輛、火炮和迫擊炮1萬余門、作戰(zhàn)和運(yùn)輸飛機(jī)約3000多架，以及汽車7萬多輛。
蘇軍把德軍從伏爾加河和頓河打退幾百公里。在200個(gè)日日夜夜的斯大林格勒會(huì)戰(zhàn)中，蘇軍總計(jì)損失200萬人，德軍在戰(zhàn)役中，總共損失150 萬人，占其當(dāng)時(shí)在蘇德戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)總兵力的1/4（以上數(shù)字存有爭(zhēng)議）。德國(guó)統(tǒng)帥部由于斯大林格勒會(huì)戰(zhàn)的慘敗，宣布志哀3天。
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