Стратегическая наступательная операция советских войск по окружению и разгрому войск противника под Сталинградом длилась с 19 ноября 1942 года по 2 февраля 1943 года. План контрнаступления ("Уран") был разработан в ходе оборонительной операции. Большую роль в его разработке и осуществлении сыграли представители Ставки ВГК генерал армии Г. К. Жуков и генерал-полковник А. М. Василевский. План контрнаступления состоял в том, чтобы ударами с плацдармов на Дон в районах Серафимовичи и Клетской и из района Сарпинских озёр, южнее Сталинграда разгромить войска, прикрывающие фланги ударной группировки противника, и, развивая наступление на Калач, Советский, окружить и уничтожить его главные силы, действующие непосредственно под Сталинградом. (Великая Отечественная война 1941–1945. Энциклопедия. С. 683.) Непосредственная подготовка контрнаступления началась в первой половине октября 1942 года. К началу контрнаступления на сталинградском направлении были разве нуты войска Юго-Западного, Донского и Сталинградского фронтов, насчитывающие всего 1106,1 тысячи человек, 15 501 орудий и минометов, 1463 танков и самоходно-артиллерийских орудий, 1350 боевых самолетов. Им противостояли итальянская 8-я, румынская 3-я армия, немецкая 6-я полевая и 4-я танковая и румынская 4-я армии группы армий «Б» (генерал-полковник М. Вейхс), насчитывающие 10 290 орудий и минометов, 675 танков и штурмовых орудий, 1216 боевых самолетов. Таким образом, соотношение сил составляло: по личному составу 1,1:1, по орудиям и минометам 1,5:1, по танкам и штурмовым орудиям 2,2:1 и по боевым самолетам 1,1:1 в пользу советских войск.
19 октября 1942 года Красная Армия перешла в контрнаступление под Сталинградом. Войска Юго-Западного и правого крыла Донского фронта (65-я армия) прорвали на нескольких участках оборону 3-румынской армии. К исходу дня войска Юго-Западного фронта и продвинулись на 25–35 км. Соединения 65-й армии с тяжелыми боями продвинулись на 3–5 км, но не смогли полностью прорвать первую полосу обороны противника.
20 ноября перешел в наступление Сталинградский фронт. Его ударные группировки прорвали оборону 4-й немецкой танковой армии, 4-й румынской армии и обеспечили ввод в прорыв подвижных соединений 13-го и 4-го механизированного и 4-го кавалерийского корпуса. Танковые и механизированные корпуса двух фронтов быстрыми темпами продвигались навстречу друг другу. В это же время завершилось окружение в районе Распопинской крупной группировки румынских войск, а кавалерийские корпуса и стрелковые соединения 1-й армии, 5-й танковой армии и 51-й армии, развивая наступление на юг западном и южном направлениях, создавали внешний фронт окружения всей сталинградской группировки немецких войск (там же, с. 683).
23 ноября, на пятые сутки после начала наступления, подвижные соединения Юго-Западного и Сталинградского фронтов замкнул кольцо окружения вокруг 6-й и части сил 4-й танковой немецких армий. 22 дивизии и свыше 160 отдельных частей численностью около 330 тысяч человек оказались окруженными. К исходу 23 ноября капитулировала распопинская группировка противника. Войска 5-й танковой и 21-й армий взяли в плен 27 тысяч солдат и офицеров 5-го и 4-го румынских корпусов.
22 ноября Паулюс в радиограмме Гитлеру просил предоставить ему свободу действий на случай, если не удастся организовать круговую оборону, ставил вопрос об отходе с занимаемых позиций. В ответ из гитлеровской ставки пришел приказ, в котором категорически отвергалась идея выхода из окружения.
С подходом советских стрелковых соединений был создан сплошной внутренний фронт окружения немецкой группировки. 30 ноября советские войска сократили более чем вдвое территорию, занимаемую немецкими войсками, но рассечь и уничтожить их группировку с ходу не смогли. В то же время был образован более чем 500-километровый внешний фронт окружения (там же, с. 683).
Главное командование вермахта предприняло попытку спасти окруженные войска. Эта операция была поручена вновь созданной группе армий «Дон» под командованием генерал-фельдмаршала Э. Манштейна, перед которым была поставлена задача разбить кольцо советского окружения и соединиться с Паулюсом. В составе группы «Дон» было до 30 дивизий. Перед войсками Юго-Западного фронта было 17 дивизий из группы армий «Дон», а 13 дивизий под командованием генерал-полковника Гота (армейская группа "Гот") противостояли войскам 5-й ударной и 51-й армий Сталинградского фронта.
Утром 12 декабря немецкие войска группы «Гот» перешли в наступление из района Котельниковское, прорвали советскую оборону, развивая наступление, форсировали р. Аксай и стали продвигаться к р. Мышкова и достигли ее. До окруженной группировки Паулюса оставалось около 40 км. В районе Верхне-Кумского развернулись ожесточенные и кровопролитные бои. Ценой неимоверных усилий и жертв советские войска выиграли шесть дней, необходимых для подхода резервов. Решающие бои произошли на р. Мышкова, где на ее северном берегу развернулась 2-я гвардейская армия генерала Р. Я. Малиновского. С утра 24 декабря 2-я гвардейская и 51-я армии перешли в наступление и, успешно продвигаясь, 29 декабря очистили от немецких войск город и железнодорожную станцию Котельниковское.
В создание кризисной для группы армий «Дон» ситуации решающее значение имело успешное наступление советских войск в районе Среднего Дона. 16 декабря войска Юго-Западного фронта и часть сил Воронежского фронта начали операцию "Малый Сатурн" с целью развития контрнаступления. Боевые действия развернулись северо-западнее Сталинграда, в районе Среднего Дона. В результате напряженных боев советские войска продвинулись вперед на 150–200 км, разгромили основные силы 8-й итальянской армии, немецкой оперативной группы «Холлидт» и остатки сил 3-й румынской армии, вышли в тыл группы армий "Дон".
К 31 декабря войска Сталинградского фронта, действовавшие на котельниковском направлении, окончательно разгромили 4-ю румынскую армию, а 4-й немецкой танковой армии нанесли тяжелое поражение и отбросили ее на 200–250 км от Сталинграда.
В результате успешного проведения операций на Среднем Доне в районе Котельниковской окончательно сорвалась попытка немецких войск деблокировать окруженную группировку, и были созданы благоприятные условия для ее полной ликвидации.
К началу января 1943 года состав окруженной под Сталинградом немецкой группировки сократились до 250 тысяч человек, в ее составе осталось до 300 танков, 4130 орудий и минометов и 100 боевых самолетов. После провала наступления Манштейна исчезли все надежды на оказание помощи извне. Не дала ожидаемых результатов попытка снабжать окруженные войска при помощи авиации. За это время было уничтожено до 700 немецких самолетов.
Ликвидация группировки (операция "Кольцо") была возложена 1 войска Донского фронта. На направлении главного удара совете* командование создало решающее превосходство сил и средств: по пехоте — в 3 раза, по танкам — в 1,2 раза, по артиллерии — более чем в 10 раз. (Самсонов А. М. Указ, соч., с. 231.) Действия наступающих войск должна была поддерживать 16-я воздушная армия.
После отклонения противником предложения о капитуляции, 10 января войска фронта перешли в наступление. Вражеская группировка была рассечена на две части. Положение немецких войск было безнадежным. Гитлер, пытаясь как-то смягчить надвигавшуюся катастрофу, отдал приказ о повышении в Званиях целой группы старших офицеров 6-й армии и, главное, присвоил Паулюсу звание генерал-фельдмаршала. 31 января южная группа войск 6-й армии во главе с генерал-фельдмаршалом Паулюсом прекратила сопротивление. 2 февраля сложила оружие северная группа немцев. За время наступления с января по 2 февраля войска Донского фронта взяли в плен свыше 91 тысячи солдат и офицеров, в том числе 2500 офицеров и 241 генерала, около 140 тысяч было убито в ходе ликвидации группировки. Сталинградская битва завершилась.
Историческое значение этой битвы огромно. В ходе боевых действий советские войска окружили и уничтожили главные силы 4-й танковой и 6-й полевой немецких армий, разгромили 3-ю и 4-ю румынские и 8-ю итальянскую армии. Потери противника под Сталинградом с 19 ноября 1942 года по 2 февраля 1943 года были огромны. Вермахт лишился 32 дивизий и 3 бригад, а 16 его дивизий понесли тяжелые потери. (Великая Отечественная война: Краткий научно-популярный очерк. М., 1973. С. 161.) Всего же в ходе Сталинградской битвы противник потерял около 1,5 млн. своих солдат офицеров, то есть более четверти всех сил, которыми располагал тогда вермахт и союзники Германии на советско-германском фронте (потери советских войск за это время составили около 1030 тысяч чел., в том числе безвозвратные — около 479 тысяч человек, свыше 3 тысяч танков и штурмовых орудий, более 12 тысяч орудий и минометов, свыше 3 тысяч боевых и транспортных самолетов. (Самсонов А. М. Сталинградская битва. 3-е изд. М., 1982. С. 593.) Это был такой сокрушительный тельный удар, который до основания потряс всю немецкую военную машину. Стратегическая инициатива перешла к советским войскам. Был сломлен моральный дух солдат и офицеров вермахта. Эта победа Красной Армии внесла решающий вклад в развитие коренного перелома Великой Отечественной войне и всей второй мировой войне.