11月11日，德军铺开600码的前线，成功到达伏尔加河，第三次把苏军冲散。保卢斯的第60军和第4装甲军占领了整座城市的四分之三，但是崔可夫的第62军仍然守住了右岸，并得到大量增援，德军决定从顿河派出更多的兵力到城市南部，原来的顿河沿线西北部由罗马尼亚第3军和意大利第8军接替，斯大林格勒以南由罗马尼亚第4军接替，这给了苏军很大的机会。早在1941年3月，在柏林元首的办公室里召开两个半小时的将领会议策划“巴巴罗萨”行动时，希特勒说过他“对自己的同盟国没有幻想！芬兰人作战勇敢，罗马尼亚人一无是处，也许可以派他们在有坚固的天然屏障的休战地区作安全部队。德国大军的命运不能系于罗马尼亚军队不确定的战斗力上”。但是他自己都没听从自己的意见，因为这正是发生在斯大林格勒的事。

策划斯大林格勒由北向南双重包围圈的是朱可夫，这个包围圈在1942年11月23日成功完成，12月就成功抵御了曼施泰因的反攻，1943年1月发展成为一个牢不可破的据点，2月以德军的投降而结束。崔可夫作为一只被拴住的山羊，被留在城中以牵制住德军这匹狼。从星期四开始的四天，11月19日，朱可夫把四个集团军群投入这场代号为“天王星”行动的伟大战役之中。11月的前三星期，15万人、430辆坦克、6000门大炮和迫击炮等渡过伏尔加河和顿河。那时，超过110万名士兵准备参加“天王星”行动（包围斯大林格勒）和“土星”行动（一张更宽的大网撒向罗斯托夫）。“天王星”行动中，沃罗涅日、西南和顿河方面军袭击斯大林格勒北部，斯大林格勒方面军绕到南边形成一个典型的钳形包围圈。

苏军的3500门大炮、迫击炮和火箭于11月19日星期四7时30分首次开火，震醒了30英里外的德军。从1944年起，那一天在苏联一直被称为“炮兵日”，以此纪念8时50分步兵到达前齐发的炮火。德国的地雷阵在进攻的前一个夜晚由苏军的工兵清理完毕。罗马尼亚士兵作战英勇，但是苏军西南方面军的T-34和KV-1型坦克很快把杜米特雷斯库将军指挥的第3罗马尼亚军撕开一个七英里的口子，在顿河急弯处迅速把五个师包围。11月20日，星期五，南部的钳子撕裂了第4罗马尼亚军，很快取得胜利，打开一个更大的17英里长的缺口，第4骑兵军和第4机械化军由此涌入。11月23日星期一晚上，苏军在顿河畔卡拉奇附近的苏维埃茨基村完成了斯大林格勒的包围圈。

在某种意义上失去了斯大林格勒的不是德军；除了右岸苏军立足之处外他们占领着整个城市；被彻底打败的是北边的罗马尼亚第3军和意大利第8军以及城南的罗马尼亚第3军。包围圈形成时，大约有27.5万名保卢斯手下官兵被围。但是钳子还是夹得太浅，有时只有几英里纵深，所以这时希特勒应该命令保卢斯突围，但是他却没有下令，当时曼施泰因飞到了列宁格勒，希特勒相信曼施泰因能够在苏联南部再次重组国防军并指挥他们从西南突围，而在此期间德国空军可以向保卢斯空投食物和武器。保卢斯要想逃出这个大包围圈与东北曼施泰因的援军会合就必须快速进军，但希特勒没有批准这一要求，保卢斯自己也不想冒险。

到12月中旬，第6军的绝境只能靠曼施泰因的援助才能得以缓解。曼施泰因的计划是霍特的坦克到达外围战线20英里以内时，保卢斯立即突围。但是12月16日，朱可夫发动了“小土星”行动把霍特牵制住。德军的盟友又一次证明是国防军的软肋：苏联西南方面军消灭了顿河中部的意大利第8军，撕开一个60英里的口子，苏军就此得以攻打曼施泰因的右翼进入罗斯托夫，失去罗斯托夫就会把克莱斯特部切断，11月克莱斯特在高加索被任命为A集团军群司令，切断克莱斯特就大大缩小了他接近斯大林格勒救出第6军的机会。

1943年1月8日，顿河方面军司令罗科索夫斯基将军投下传单，向德军承诺体面的投降、足够的军粮、治疗伤员和战后遣送回国，条件是完好地上交他们的武器。虽然条件诱人，但德军拒绝了，仍然怀着一线逃出去的希望，想留给A集团军群足够的时间从高加索抽身。1月10日，罗科索夫斯基随后向包围圈的南部和西部发动大规模进攻，代号为“指环”行动。1月23日，元首又向保卢斯发布了一道意料之中的命令：“不许投降。第6军要坚守阵地直到最后一兵一卒，他们英勇的耐力将对防御前线和拯救西方世界做出不可磨灭的贡献。”一星期后，希特勒把保卢斯提升为陆军元帅。1月31日7时35分，保卢斯在藏兵坑里被俘。

保卢斯被俘两天后，北方部队也投降了。德国国防军一共损失了20个师—13个步兵师、三个装甲师、三个摩托化师和一个防空师，另外还有两个罗马尼亚师，一个克罗地亚师。第6军的残兵被俘，德军在苏联的力量被削弱了一半；而且朱可夫派去包围斯大林格勒的50万人又可以派往别处，直指曼施泰因，他当时忙于撤退，常常要获得最高统帅部的批准之后才能下达命令。曼施泰因有一条达克斯猎狗，听见“万岁希特勒”的命令就会抬起爪子，但曼施泰因本人却表现出更强的独立精神。

描述斯大林格勒战役时最佳典范是必不可少的，这是王侯与平民之战，一场不顾一切战略战术的残酷厮杀。能在1942年-1943年冰冷的冬天活下来就算是胜利，但是是两大部队短兵相接，逐房逐屋地战斗了整个冬天，在战争编年史上从未见过如此的规模庞大、舍身忘死的战斗。双方大约有110万人战死沙场，战争爆发前的50万平民只剩下几千人。