希特勒的想法是从苏联北方的阿尔汉格尔斯克打到里海的阿斯特拉罕，列宁格勒、莫斯科和斯大林格勒所在的伏尔加河就会牢牢地成为德国的占领区。但是因为直到1942年夏秋之际，仍然没有攻下列宁格勒和莫斯科，而且从1941年12月起苏军发起反攻，斯大林格勒才在希特勒的谋划中突显出来。1942年3－5月间，地面解冻，苏军把战线向西推进了120英里，进抵罗斯托夫附近，向北推进了150英里，邻近斯摩棱斯克。

纳米国防军对此的反应是发动第二轮夏季攻势：“蓝色”行动。这次行动于5月8日发起，动用了至少51个师。“蓝色”行动最初取得了很大成功：7月2日发起的水陆两栖袭击攻下了塞瓦斯托波尔，苏军被迫撤出克里米亚。7月7日，德军攻下沃罗涅日，新提升的陆军元帅曼施泰因率领第11军夺下了克赤半岛，从这里这支部队能够跨入高加索。在这个关键时刻，1942年7月13日，希特勒做出重大决定，准备同时夺下斯大林格勒和高加索。他将南方集团军群一分为二，给两支部队分别布置了不同的任务，相互支援。由魏克斯将军领导的B集团军群扫清顿河和顿涅茨河谷地并夺下斯大林格勒，为南面李斯特陆军元帅领导的A集团军群提供掩护，夺下罗斯托夫，然后攻占富产石油的整个高加索地区。

A集团军群短期内在高加索的表现不错。7月23日，罗斯托夫沦陷，8月5日，克莱斯特的第1装甲师夺下斯塔夫罗波尔，德军很有可能夺取整个地区，第1师的若干兵力最远几乎到达了奥尔忠尼启则，距格罗兹尼不到50英里，距里海不到70英里。苏军坦克、飞机、船只和工业用油的90%都来自高加索，这个地区的沦陷对于盟军的战斗将是灭顶之灾。不跨过1300码宽的伏尔加河苏军就无法夺回高加索，而夏末时伏尔加河西岸的斯大林格勒随时可能沦陷。“这帮人怎么回事？”斯大林质问当地的军事指挥，“难道他们不知道不仅斯大林格勒会大难临头，我们会失去主要的水路，很快又将失去石油？”所以他下的赌注不可能再高了。

斯大林格勒保卫战当之无愧是人类历史上最激烈的一场殊死之战。德国第6军常常是一户、一街、一厂地争夺，比第一次世界大战时的堑壕战还更加艰难。8月23日，德军到达斯大林格勒以北伏尔加河畔，轰炸了城里巨大的储油库，并使其燃烧。石油燃烧了一个多星期，整个地区都能看到厚厚的浓烟形成的柱子。一次，溢出的石油使伏尔加河都着了火。德国最初的轰炸政策把斯大林格勒炸得像月球表面一样，但是这个政策最后终于倾向于苏联守军。废墟战靠一砖一瓦地争夺，这种战斗正好有利于人数众多但装备落后的苏军。斯大林认为有平民在，部队会打得更英勇，但8月23日空袭后撤离了30万人，仍然剩下50000人，这些人中只有10000人活了下来，包括904名儿童。

8月28日，全面保卫斯大林格勒的任务落到朱可夫将军肩上。最近出版了他的一本传记，副标题是“打败希特勒的元帅”，这一称号朱可夫当之无愧。1941年6月后朱可夫辅助伏罗希洛夫保卫列宁格勒，后来被斯大林调回莫斯科协调1941年冬季大反攻。所以选择朱可夫作斯大林格勒战役的总指挥很自然。虽然战争中朱可夫大部分时间都呆在莫斯科的苏联国防委员会，但他的司机估计他穿越了50000多英里的公路，用坏了三架飞机辗转于各个战场。朱可夫果断、强硬、精力充沛、英勇无畏，偶尔也很残暴—他殴打军官，偶尔会把手下处死—但是朱可夫也是个一丝不苟的策划者，对最后的胜利信心十足。高伤亡率从未使他有一丝不安。生死存亡之战就需要这样一个指挥官。

与此同时，哈尔德8月30日的日记表现了希特勒情绪波动的性格，他根据敌人的实力而不是自己的实力去打仗，这就犯下了致命的错误。希特勒宣称这是个毅力问题，他说，敌人将在我军之前就需要援兵。只要敌人在进攻中遭受损失，就让他冲；总有一方要垮掉；不是我军。列宁格勒一打下，六到八个师就能受调遣了。那种拉锯战正是希特勒需要避免的，可能也是苏军唯一可以战胜国防军的一种战斗。希特勒不在苏联打机动战，而是争夺像斯大林格勒这样的大城市，这个错误对亲身经历过一战堑壕战的士兵来说更应该遭到谴责。

斯大林清楚一旦斯大林格勒沦陷对舆论极其不利，他9月12日告诉国防委员会说要不惜一切代价把以他命名的这座城市掌握在苏军手中。但是第二天早上黎明时分，第6军发动大规模攻势，第295步兵师直接进入马马耶夫高地，今天这座城市两边共有35000座坟墓。9月13日傍晚时分，德第71步兵师攻下市中心。14日，主火车站一天内就五次易手，接下来的三天又转手13次。斯大林格勒战役充满了传奇色彩，但最关键的时刻是9月14日17时，第13近卫步兵师在西班牙内战英雄罗季姆采夫将军指挥下渡过伏尔加河，冲上陡峭的河岸牵制住德军，当时德军已到达离河200码的地方。罗季姆采夫超过10000人的师在战斗结束时只剩下320人。