Nachfolgend war er bis 1943 Befehlshaber der Donfront nördlich von Stalingrad und Hauptverantwortlicher für die Durchführung der Operation Uranus, die zur Einkesselung der deutschen 6. Armee führte. Am Nachmittag des 2. Februar 1943, die Schlacht von Stalingrad war gerade siegreich beendet worden, verhörte Rokossowski den zwei Tage zuvor in Gefangenschaft gegangenen Generalfeldmarschall Friedrich Paulus. Das bei dieser Gelegenheit aufgenommene Foto erschien in allen Zeitungen der Alliierten und machte Rokossowskis Gesicht weltbekannt.