Неудачные наступательные операции советских войск весной 1942 позволили немцам прорвать фронт и в июле выйти на Дон, создав угрозу Сталинграду и Северному Кавказу. 22 июля немцы располагали на Сталинградском направлении 18 дивизиями (250 000 чел., 7500 орудий, 740 танков) против 16 советских (187 000 чел., 7900 орудий, 360 танков). Перейдя в наступление 23-25 июля 1942, немцы прорвали оборону 62-й армии и оттеснили 64-ю армию, но упорное сопротивление русских вынудило сузить полосу наступления 6-й армии и снять с Кавказского направления 4-ю танковую армию; после месяца ожесточенных боев план захвата Сталинграда одним ударом был сорван. Новый план предусматривал захват Сталинграда одновременными ударами 6-й и 4-й армий по сходящимся направлениям. 23 авг. немцы вышли к Волге, а 13 сент. начали штурм Сталинграда девятью дивизиями; уличные бои продолжались в городе до февраля. Изнурительные четырехмесячные бои подорвали мощь нем. войск, их расположение в Сталинграде было крайне неблагоприятным, т. к. оба фланга глубоко охватывались советскими войсками. Учитывая это, советское командование разработало план стратегической операции, который предусматривал разгром 3-й рум. армии ударом югозападнее Серафимовича, наступление на Калач и соединение с войсками Сталинградского фронта, наносящими удар из района Сарпинских озер на северо-запад. Юго-Западный и Сталинградский фронт частью сил должны были создать внешнее кольцо окружения сталинградской группировки, а Донскому фронту поручалось окружить и уничтожить противника в малой излучине Дона. Войска Юго-Западного (ген. Н. Ф. Ватутин) и правого крыла Донского (ген. К. К. Рокоссовский) фронтов перешли в наступление 19 нояб., а войска Сталинградского фронта (ген. А. И. Еременко) 20 нояб. 1942 и сразу прорвали оборону противника. 23 нояб. основные силы нем. 6-й и 4-й танковой армий (ок. 330 000 чел.) оказались в окружении, к 30 нояб. занимаемая ими территория сократилась вдвое. Планируемая немцами операция по деблокированию Сталинграда была сорвана наступлением Юго-Западного и Воронежского фронтов на Морозовск и Кантемировку 16 дек.; разгром 8-й итал. и 3-й рум. армий, а также нем. оперативной группы "Холлидт" лишило возможности оказать помощь окруженным в Сталинграде войскам; в январе внешний фронт окружения был удален от них на 170-250 км, попытки организовать снабжение по воздуху провалились. 26 янв. окруженная группировка была разделена на две части, после чего началась массовая сдача в плен. 31 янв. сдался командующий 6-й армией Ф. Паулюс со своим штабом. Всего в плен попали 91 000 чел. См. Курский выступ, Украина.