ขณะที่กองทัพที่ 6 และกองทัพแพนเซอร์ที่ 4 กำลังบุกไปยังสตาลินกราดอยู่นั้น กองทัพโซเวียตได้มารวมพลกันอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของนคร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขตหัวสะพานดอนซึ่งกองทัพโรมาเนียไม่ได้ลดทอน และกองทัพโซเวียตได้โจมตีมาจากหัวสะพานเหล่านี้เมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน ค.ศ. 1942 ในปฏิบัติการยูเรนัส สองแนวรบโซเวียตเจาะผ่านแนวรบโรมาเนียและมาบรรจบกันที่คาลัชเมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน ซึ่งดักกำลังอักษะ 300,000 นายไว้เบื้องหลัง การรุกที่เกิดขึ้นพร้อมกันในเขตรซเฮฟ ที่มีชื่อว่า ปฏิบัติการมาร์ส นั้น ควรจะรุกไปถึงสโมเลนสก์ แต่ล้มเหลว ด้วยความสามารถทางยุทธวิธีของเยอรมนี