19 ноября 1942 года началась операция "Уран" – стратегическое наступление советских войск под Сталинградом, которое привело к окружению и последующему разгрому армии Паулюса.

Потерпев тяжёлое поражение в Московской битве и понеся в ней огромные потери, в 1942 году немцы уже не могли наступать по всему советско-германскому фронту. Поэтому они решили сосредоточить свои усилия на его южном фланге. Группа армий "Юг" была разделена на две части – "А" и "Б". Группа армий "А" предназначалась для наступления на Северный Кавказ с целью захвата нефтяных полей вблизи Грозного и Баку. Группа же армий "Б", включавшая в себя 6-ю армию Фридриха Паулюса и 4-ю танковую армию Германа Гота, должна была двигаться на восток по направлению к Волге и Сталинграду. В эту группу армий первоначально входило 13 дивизий, в которых насчитывалось около 270 тыс. человек, 3 тыс. орудий и миномётов и около 500 танков. 12 июля 1942 года, когда нашему командованию стало ясно, что группа армий "Б" наступает на Сталинград, был создан Сталинградский фронт.

В состав фронта вошли выдвинутые из резерва 62-я армия под командованием Василия Чуйкова, 63, 64-е армии, также 21, 28, 38, 57-я общевойсковые и 8-я воздушная армии бывшего Юго-Западного фронта, а с 30 июля — 51-я армия Северо-Кавказского фронта. Сталинградский фронт получил задачу, обороняясь в полосе шириной 530 км, остановить дальнейшее продвижение противника и не допустить его выхода к Волге. К 17 июля Сталинградский фронт имел в своем составе 12 дивизий (всего 160 тыс. человек), 2200 орудий и минометов, около 400 танков и свыше 450 самолетов. Кроме того, в его полосе действовали 150—200 бомбардировщиков дальней авиации и до 60 истребителей 102-й авиационной дивизии ПВО (полковник И. И. Красноюрченко). Таким образом, к началу Сталинградской битвы противник имел превосходство над советскими войсками в людях в 1,7 раза, в танках и артиллерии — в 1,3 и в самолетах — более чем в 2 раза.

17 июля на рубеже рек Чир и Цимла передовые отряды 62-й и 64-й армий Сталинградского фронта встретились с авангардами 6-й немецкой армии. Взаимодействуя с авиацией 8-й воздушной армии (генерал-майор авиации  Хрюкин), они оказали упорное сопротивление противнику, которому пришлось развернуть 5 дивизий из 13 и затратить 5 суток на борьбу с нашими армиями. В конце концов враг сбил передовые отряды с занимаемых позиций и подошел к главной полосе обороны войск Сталинградского фронта. Сопротивление советских войск заставило немецко-фашистское командование усилить 6-ю армию. К 22 июля в ней было уже 18 дивизий, насчитывавших 250 тыс. человек боевого состава, около 740 танков, 7,5 тыс. орудий и минометов. Войска 6-й армии поддерживали до 1200 самолетов. В итоге соотношение сил еще более увеличилось в пользу противника. Например, в танках он теперь имел двукратное превосходство.

На рассвете 23 июля в наступление перешла северная, а 25 июля и южная ударные группировки противника. Используя превосходство в силах и господство авиации в воздухе, враг прорвал оборону на правом фланге 62-й армии и к исходу дня 24 июля вышел к Дону в районе Голубинского. К концу июля немцы оттеснили советские войска за Дон.

Чтобы пробить оборону вдоль реки, немцам пришлось использовать помимо своей 6-й армии, армии своих итальянских, венгерских и румынских союзников. 6-я армия была всего лишь в нескольких десятках километров к северу от Сталинграда, а 4-я танковая армия, наступала на Сталинград с юга.

В  этих условиях 28 июля 1942 года народный комиссар обороны И. В. Сталин издал № 227, в котором потребовал усилить сопротивление врагу и во что бы то ни стало остановить его наступление. Предусматривались самые жесткие меры к тем, кто проявит в бою трусость и малодушие. Намечались практические меры по укреплению морально-боевого духа и дисциплины в войсках. "Пора кончать отступление, — отмечалось в приказе. — Ни шагу назад!" В этом лозунге воплощалась сущность приказа № 227. Командирам и политработникам ставилась задача довести до сознания каждого воина требования этого приказа.

Легкий танк М3л "Стюарт" 241-й танковой бригады в районе города Калач-на-Дону к северо-востоку от Сталинграда.

Для укрепления обороны Сталинграда по решению командующего фронтом на южном фасе внешнего оборонительного обвода была развернута 57-я армия. В состав Сталинградского фронта передавалась 51-я армия (генерал-майор Т. К. Коломиец, с 7 октября — генерал-майор Н. И. Труфанов). Тяжелой была обстановка в полосе 62-й армии. 7—9 августа противник оттеснил ее войска за реку Дон, а четыре дивизии окружил западнее Калача. Советские воины вели бои в окружении до 14 августа, а затем мелкими группами стали пробиваться из окружения. Подошедшие из Резерва Ставки три дивизии 1-й гвардейской армии (генерал-майор К. С. Москаленко, с 28 сентября — генерал-майор И. М. Чистяков) нанесли по вражеским войскам контрудар и остановили их дальнейшее продвижение.

19 августа немецко-фашистские войска возобновили наступление, нанеся удары в общем направлении на Сталинград. 22 августа 6-я немецкая армия форсировала Дон и захватила на его восточном берегу, в районе Песковатки, плацдарм шириной 45 км, на котором сосредоточилось шесть дивизий. 23 августа 14-й танковый корпус противника прорвался к Волге севернее Сталинграда, в районе поселка Рынок, и отрезал 62-ю армию от остальных сил Сталинградского фронта. Накануне вражеская авиация нанесла массированный удар по Сталинграду с воздуха, совершив около 2 тыс. самолето-вылетов. Массированная немецкая бомбардировка 23 августа разрушила город, убила более 40 тысяч человек, уничтожила более половины жилого фонда довоенного Сталинграда, превратив тем самым город в громадную территорию, покрытую горящими руинами.

Фонтан "Бармалей", который находился в Сталинграде перед музеем обороны Царицына. На заднем плане горящий вокзал станции Сталинград-1. Фото сделано корреспондентом ТАСС Эммануилом Евзерихиным 23 августа 1942 года сразу после массированного налёта немецкой авиации. В окопах Сталинграда...

Ранним утром 23 августа 14-й танковый корпус генерала фон Виттерсгейма вышел на северную окраину Сталинграда. Здесь путь ему преградили три зенитных батареи, укомплектованные женским персоналом. На помощь девушкам от тракторного завода вышли два танка и три трактора, обшитые броневой сталью. За ними двигался батальон рабочих, вооруженных трехлинейками. Эти немногочисленные силы остановили в тот день немецкое наступление. За то, что Виттерсгейм со всем своим корпусом не смог справиться с горсткой зенитчиц и батальоном работяг, он был отстранён от командования. Корпус же понёс такие потери, что в течение трёх последующих недель немцы не могли возобновить наступление.

Чтобы расчистить путь пехоте и танкам, противник начал массированное использование авиации и тяжёлой артиллерии – одна за другой зенитные батареи выбывали из строя – подходили к концу дефицитные зенитные снаряды, подвоз которых через Волгу был затруднён из-за воздействия на переправы немецкой авиации.

В этих условиях 13 сентября наши войска отступили в город, чтобы постоянно держать фронтовые линии настолько близко к противнику, насколько это физически возможно. Таким образом, авиация и артиллерия противника не могли эффективно поддерживать пехоту и танки, боясь уничтожить своих.  Начались уличные бои, в которых немецкой пехоте приходилось сражаться, полагаясь на себя самих, или подвергаться опасности быть убитыми своей же артиллерией и авиацией.

Появляющиеся руины советские защитники использовали как оборонительные позиции. Немецкие танки не могли передвигаться посреди груд булыжников высотой до восьми метров. Если они даже и могли продвигаться вперёд, то попадали под плотный огонь советских противотанковых ружей, укрытых в развалинах зданий.

Советские снайперы, используя руины в качестве укрытий, также нанесли немцам тяжелейший урон. Так, только один советский снайпер Василий Григорьевич Зайцев в ходе сражения уничтожил 225 солдат и офицеров противника, в том числе 11 снайперов.

В период обороны Сталинграда в конце сентября 1942 года разведывательная группа из четырёх солдат, возглавляемая сержантом Павловым, захватила в центре города четырехэтажный дом и закрепилась в нем. На третьи сутки в дом прибыло подкрепление, доставившее пулемёты, противотанковые ружья (позднее — ротные миномёты) и боеприпасы, и дом стал важным опорным пунктом в системе обороны дивизии. Немецкие штурмовые группы захватывали нижний этаж здания, но не могли захватить его целиком. Для немцев было загадкой как снабжался гарнизон на верхних этажах.

К концу оборонительного периода Сталинградской битвы 62-я армия удерживала район севернее Тракторного завода, завод "Баррикады" и северо-восточные кварталы центра города, 64-я армия обороняла подступы к его южной части. Общее наступление немецких войск было остановлено. 10 ноября они перешли к обороне на всем южном крыле советско-германского фронта за исключением участков в районах Сталинграда, Нальчика и Туапсе.

Немецкое командование считало, что после многомесячных тяжелых боев Красная армия не в состоянии провести крупное наступление и поэтому не позаботилось о прикрытии флангов. С другой стороны фланги-то прикрывать им было и нечем. потери, понесённые в предыдущих боях, вынудили использовать на флангах войска горе-союзников.

Ставка Верховного Главнокомандования и Генеральный штаб ещё с сентября приступили к разработке плана контрнаступления. 13 ноября план стратегического контрнаступления под кодовым названием "Уран" был утвержден Ставкой под председательством И. В. Сталина.

Юго-Западный фронт (командующий Н. Ф. Ватутин; 1-я гв. А, 5-я ТА, 21-я А, 2-я воздушная и 17-я воздушная армии) имел задачу нанести глубокие удары с плацдармов на правом берегу Дона из районов Серафимовича и Клетской (глубина наступления ок. 120 км.); ударная группировка Сталинградского фронта (64-я А, 57-я А, 51-я А, 8-я воздушная армия) наступала из района Сарпинских озёр на глубину 100 км. Ударные группировки обоих фронтов должны были встретиться в районе Калач-Советский и окружить основные силы противника под Сталинградом. Одновременно частью сил эти же фронты обеспечивали создание внешнего фронта окружения. Донской фронт в составе 65-й, 24-й, 66-й, 16 воздушной армий наносил два вспомогательных удара — один из района Клетской на юго-восток, а другой из района Качалинского вдоль левого берега Дона на юг. Планом предусматривалось: главные удары направить против наиболее уязвимых участков обороны противника, во фланг и тыл его наиболее боеспособным соединениям; ударным группировкам использовать местность, выгодную для наступающих; при в целом равном соотношении сил на участках прорыва за счёт ослабления второстепенных участков создать 2,8 — 3,2 — кратное превосходство в силах. За счёт глубочайшей секретности разработки плана и достигнутой огромной скрытности сосредоточения сил была обеспечена стратегическая внезапность наступления.

Наступление войск Юго-Западного и правого крыла Донского фронтов началось утром 19 ноября после мощной артподготовки. Войска 5-й танковой армий прорвали оборону 3-й румынской армии. Немецкие войска сильной контратакой попытались остановить советские войска, но были разгромлены введёнными в сражение 1-м и 26-м танковыми корпусами, передовые части которых вышли в оперативную глубину, продвигаясь в район Калача. 20 ноября в наступление перешла ударная группировка Сталинградского фронта. Утром 23 ноября передовые части 26-го танкового корпуса овладели Калачом. 23 ноября войска 4-го танкового корпуса Юго-Западного фронта и 4-го механизированного корпуса Сталинградского фронта встретились в районе хутора Советский, замкнув кольцо окружения сталинградской группировки противника в междуречье Волги и Дона. В окружении оказались 6-я и основные силы 4-й танковой армий — 22 дивизии и 160 отдельных частей общей численностью 330 тыс. человек. К этому же времени была создана большая часть внешнего фронта окружения, удаление которого от внутреннего составило 40-100 км.

24 ноября войска Юго-Западного фронта, разгромив румынские части, окруженные в районе станицы Распопинской, взяли 30 тысяч пленных и много техники. 24 — 30 ноября войска Сталинградского и Донского фронтов, ведя ожесточённые бои с окруженными войсками врага, сократили занимаемую им площадь вдвое, зажав его на территории 70-80 км с запада на восток и 30-40 км с севера на юг.

В первой половине декабря действия этих фронтов по ликвидации окруженного врага развивались медленно, так как вследствие сокращения фронта в котле он уплотнил свои боевые порядки и организовал оборону на оборудованных позициях, занимаемых Красной армией летом 1942 года. Существенную роль в замедлении наступления сыграла крупная (более чем трёхкратная) недооценка численности окружаемых немецких войск.

24 ноября Гитлер, отклонив предложение командующего 6-й армией Паулюса прорываться в юго-восточном направлении, приказал удерживать Сталинград в ожидании помощи извне. Немецкие войска, действовавшие против внешнего фронта окружения, в конце ноября были объединены в группу армий "Дон" (командующий генерал — фельдмаршал Эрих фон Манштейн), в которую входила и окруженная группировка.

8 января 1943 года советское командование предъявило командованию окружённых войск ультиматум о капитуляции, но оно по приказу Гитлера отклонило его. 10 января началась ликвидация Сталинградского котла силами Донского фронта (операция "Кольцо"). В это время численность окружённых войск ещё составляла ок. 250 тыс., численность войск Донского фронта составляла 212 тыс. Враг упорно сопротивлялся, но советские войска продвигались вперёд и 26 января рассекли группировку на две части — южную в центре города и северную в районе тракторного завода и завода "Баррикады". 31 января была ликвидирована южная группа, её остатки во главе с Паулюсом сдались в плен. 2 февраля было покончено с северной группой. На этом Сталинградская битва завершилась.