Khrushchov chegou à Frente de Stalingrado em agosto de 1942, logo após o início da batalha pela cidade. Seu papel na defesa de Stalingrado não foi muito impactante, o general Vasily Chuikov, que liderou a defesa da cidade, menciona Khrushchov apenas brevemente em um livro de memórias publicado enquanto Khrushchov era o primeiro-ministro, mas até o final de sua vida, ele estava orgulhoso de seu papel. Embora ele tenha visitado Stalin em Moscou na ocasião, ele permaneceu em Stalingrado durante grande parte da batalha, e foi quase morto pelo menos uma vez. Ele propôs um contra-ataque, apenas para descobrir que Júkov e outros generais já haviam planejado a Operação Urano, um plano para sair das posições soviéticas, cercar e destruir os alemães; ela estava sendo mantido em segredo. Antes do lançamento de Urano, Khrushchov passava muito tempo verificando a prontidão e o moral das tropas, interrogando prisioneiros nazistas e recrutando alguns para fins de propaganda.