Koniec 1941 roku nie przyniósł spodziewanego końca walk. Wojna błyskawiczna, atak na Leningrad i Moskwę zakończyły się niepowodzeniem Niemców. Jednak Stalin nadal obawiał się o bezpieczeństwo stolicy, dlatego zarówno wojska radzieckie, jak i niemieckie wiosną 1942 roku przeszły do ofensywy. Stali wysłał swoje wojska do centrum, a Hitler na południe celem zagarnięcia ważnych ośrodków przemysłowych.

Ofensywa sowiecka wiosną 1942 roku przyniosła jedynie ogromne starty w obozie radzieckim i utratę praktycznie wszystkich odtworzonych przez zimę rezerw. Natomiast Niemcy zdołali zahamować próby deblokady pod Leningradem, niszcząc kompletnie 2. Armię Uderzeniową Własowa. Później, mistrzowsko przeprowadzony manewr 11 Armii generała Mansteina doprowadził do likwidacji przyczółka na Kerczu i zdobycia twierdzy sewastopolskiej. Prawdziwą klęskę poniosły jednak dopiero armie Frontu Południowo-Zachodniego i Południowego, które nie dały rady niemieckim oddziałom 6. Armii generała wojsk pancernych Paulusa w bitwie pod Charkowem.

W obliczu takich niepowodzeń Naczelne Dowództwo Armii Radzieckiej zdecydowało o powołaniu 12 lipca Frontu Stalingradzkiego, na czele którego stanął generał Timoszenko. Natomiast szefem wydziału politycznego - Nikita Chruszczow. Dnia 17 lipca niemieckie jednostki Grupy Armii "A"(Grupa Armii Południe 7 lipca podzieliła się na Grupę "A" i "B") w sile 71 dywizji rozpoczęły marsz w kierunku Kaukazu, aby zdobyć znajdujące się tam pokłady ropy naftowej. Tymczasem Grupa Armii "B" (43 dywizje) dotarła do Stalingradu. Operacja ta miała na celu zniszczenie sił radzieckich na zachód od Donu i opanowanie ważnych pod względem gospodarczym obszarów Związku Radzieckiego. Po 5 dniach walk Grupy Armii "B" z 62. i 64. armiami radzieckimi wojska niemieckie opanowały przedpola miasta w rejonie rzeki Czyr. Dwa niemieckie zgrupowania uderzeniowe z 6. armii oraz 51. korpus armijny i 24. korpus pancerny uderzyły na sowieckie pozycje z rejonu miast Pieriełazowski i Obliwska. Następnego dnia Rosjanie wycofali się na przedmieścia Stalingradu, starając się ciągle utrzymywać komunikację z Kałaczem nad Donem. Na te niepowodzenia swoich żołnierzy Stalin zareagował w charakterystyczny dla siebie sposób wydając rozkaz nr 227 z 28 lipca 1942 roku o tym, żeby walczyć do ostatniego naboju.

W pierwszych dniach sierpnia radzieckie Naczelne Dowództwo wydzieliło z lewego skrzydła Frontu Stalingradzkiego Front Południowo-Wschodni z dowódcą Andriejem Jeriomienko. Już cztery dni później stanął on także na czele całego Frontu Stalingradzkiego. Niemiecka 4. armia pancerna zdołała przełamać radziecką obronę i weszła na linię Abganierowo-Plodowitoje. Decydujące uderzenie na Stalingrad rozpoczęło się 15 sierpnia. Dnia 23 sierpnia jednostki 6. Armii sforsowały Don, dotarły do Wołgi na północ od Stalingradu, dzięki czemu udało się odseparować dwie grupy radzieckich wojsk. W pierwszej połowie września zmieniło się dowództwo radzieckie - na czele stanął generał Czujkow. Niemcy byli coraz bliżej okrążenia miasta. Całkowite zakleszczenie Stalingradu nastąpiło jednak dopiero w połowie listopada, chociaż niemieckim żołnierzom nie udało się nigdy opanować centralnej części miasta. Wraz z końcem roku coraz częściej szala zwycięstwa przechylała się na stronę radziecką - między innymi zdołano odbić zajęty przez hitlerowców Kałacz i rozbito armię niemiecką nad Donem. Niemiecka linia obrony stawała się coraz łatwiejsza do pokonania.

Dnia 10 stycznia 1943 roku rozpoczęło się ostateczne natarcie wojsk radzieckich na 22 dywizje niemieckie, w tym także na 6. armię generała Paulusa. Przez okres srogiej zimy niemiecka armia próbowała się bronić, znajdując się w pułapce, którą często sama stosowała w kampanii wschodniej - tym razem to jednak żołnierze III Rzeszy zostali "zakleszczeni" w mieście, gdzie nie mieli zapasów żywności, ubrań, ani broni czy amunicji. Dlatego też ich kapitulacja przyszła stosunkowo szybko - już 31 stycznia poddała się większość niemieckich jednostek. Ostatnie oddziały państw Osi zostały zmuszone do kapitulacji 2 lutego. Tak zakończyła się bitwa pod Stalingradem. Do niewoli trafiło 20 niemieckich generałów, włączając w to dowódcę 6. armii feldmarszałka Friedricha Paulusa oraz przeszło 90 tysięcy żołnierzy i oficerów. Fatalne warunki sanitarne i bytowe, a także ciągłe niedożywienie sprawiło, że do wiosny 1943 roku 2/3 jeńców wymarło. Po latach wyniszczającej pracy do Niemiec wróciło w połowie lat 50. zaledwie 6 tysięcy ludzi, w tym również Paulus. Ogółem w bitwie o Stalingrad państwa Osi straciły: 32 dywizje, 3 brygady, ok. 2000 czołgów i dział pancernych, ok. 10 tysięcy dział i moździerzy, ok. 3 tysięcy samolotów i ok. 70 tysięcy samochodów, a także ok. 800 tysięcy zabitych i rannych żołnierzy.

Kolejną, ostatnią już, próbą wygrania tej kampanii będzie najwieksza w dziejach świata pancerna bitwa. Toczyć się będzie na Łuku Kurskim.