Nominato comandante del LI corpo d'armata, subordinato alla 6. Armee durante la Battaglia di Stalingrado, Seydlitz ricevette l'incarico, in quanto ritenuto dallo stesso Hitler l'ufficiale più energico e determinato a disposizione del generale Friedrich Paulus, di conquistare a tutti i costi la città di Stalingrado, strenuamente difesa dalle truppe dell'Armata Rossa. Per due mesi Seydlitz diresse gli sfibranti e sanguinosi combattimenti nella città di Stalingrado, ma, nonostante il suo impegno e il costante afflusso di rinforzi, i tedeschi non riuscirono a conquistare interamente l'area urbana lungo il Volga. Il generale ebbe a disposizione dieci divisioni di fanteria e numerosi reparti d'assalto speciali per la battaglia e sferrò una continua serie di attacchi frontali ma i difensori alla metà di novembre 1942 continuavano a resistere in molte zone della città a ovest del fiume.