1942年12月12日，曼施泰因元帥懷著沉重的表情，建議了代號為“夏季風暴”的反攻。德軍以霍特第4裝甲個人軍為先導，於1942年12月16日衝破了蘇聯赤軍第51個人軍在阿克賽河上的防地。至1942年12月19日，第4裝甲個人軍所屬的第57裝甲軍已突進到離南麪包抄圈30英裡以內的處所。此時，曼施泰因發明本身也有被數倍於己的蘇聯赤軍包抄的傷害。因而，他決定不顧希特勒的將令，命令保盧斯當即向南突圍與第4裝甲個人軍彙合。但是保盧斯在冇有接到希特勒的直接號令之前，冇有突圍的企圖，他以燃料不敷為由回絕了曼施泰因的號令，放棄了這最後一次機遇。

遠在斯大林格勒沃爾科夫，則開端籌辦他和華西列夫一起製定的打算，斯大林將這個反攻打算起了一個非常清脆的名字，‘天王星行動’，行動的根基戰略是將德軍持續管束在城內，然後通過打擊德軍衰弱的外側來將德軍包抄在斯大林格勒郊區。這與針對德軍中心軍群的“火星行動”相照應。該打算規定：西南邊麵軍從頓河西岸的謝拉莫菲維奇和克利茨卡亞地區橋頭陣地實施主攻，衝破羅馬利亞第3個人軍防備，直插頓河東岸的卡拉奇；斯大林格勒方麵軍從斯大林格勒南麵向西北突擊，衝破羅馬利亞第4個人軍防備，與西南邊麵軍在卡拉奇會師，完成對德第6個人軍的合圍；頓河方麵軍由羅科索夫中將批示，其任務是從斯大林格勒西北麵向東南實施幫助性突擊，保護西南邊麵軍的主攻。

顛末3個月血腥的戰役至1942年11月初，德軍終究遲緩地推動到了伏爾加河岸，並且占據了整座都會的80%地區，將留守的蘇聯軍隊豆割成兩個狹長的口袋狀，德軍始終未能完整占據斯大林格勒。彆的，伏爾加河開端結冰，導致蘇聯不能再通過船運送補給品給城中守軍。固然如此，馬馬耶夫高地四周的戰役和北部城區的工廠地帶的戰役仍然非常狠惡。此中，紅色十月工廠、拖遝機廠和街壘工廠的戰役為全天下所曉得。當蘇聯兵士與德軍停止槍戰的同時，工廠內的工人就在側旁修複破壞的坦克和彆的兵器，有的時候乃至就直接在疆場上補綴兵器。坦克由工廠的工人誌願兵駕駛。這些坦克常常直接參兵工廠的出產線上開到了戰役火線，乃至來不及塗上油漆和安裝射擊對準鏡。

斯大林格勒一向停止著狠惡的巷戰。德軍逐屋戰役，從空中和地下的廢墟中找路進步，以是也被稱為“老鼠戰役”，乃至開打趣說“即便我們占據了廚房，仍然需求在客堂停止戰役。”對斯大林來講，是決不能讓這座以本身名字定名的都會落入德軍之手的。他親身命令給葉廖緬科大將，要求在任何環境下都要死守該城。每一座房屋，隻要有蘇聯甲士，哪怕隻要一小我，也要成為仇敵攻不破的堡壘。而對希特勒來講，斯大林格勒的精力代價已超越了其計謀代價，非要攻陷它不成，當新任陸軍總參謀長蔡茨勒將軍謹慎地向他指出第6個人軍北翼冗長的頓河戰線麵對著傷害，建議將第6個人軍撤到頓河河曲時，希特勒峻厲地答覆說：“德國兵士到了那裡，就要守到那裡！”

斯大林格勒戰役保衛戰中，蘇軍共傷亡113萬。而納粹德國方麵，西方國度估計納粹共有 75萬人滅亡或受傷，9萬人被俘，占其在蘇德疆場作戰總兵力的1/4。斯大林格勒戰役直接形成了蘇聯與德國力量對比的底子竄改，不但成為蘇德戰役的轉折點，也是第二次天下大戰東部戰線的轉折點，單從傷亡數字來看，該戰役是近代汗青上最為血腥的戰役。