На 8 март Рокосовски е ранен от осколки от снаряд. Раната се оказва сериозна – засегнати са и вътрешни органи. Откаран е в московската болница за команден състав, където преминава лечение до 23 май. 3 дни след това пристига в Сухиничи и отново поема командването на 16-а армия, като заповядва това да се разгласи по всички радиостанции. Веднага след това немците минават в отстъпление и предават Сухиничи без бой за да избегнат обкръжението. Името на Рокосовски им е добре известно. През лятото на 1942 г. хитлеристите напредват стремително към Сталинград и на 30 септември генерал-лейтенант Рокосовски е назначен за главнокомандващ Сталинградския фронт. С негово участие е разработена операция „Уран“ за обкръжаване и унищожаване на вражеската групировка край града. На 19 ноември 1942 г. войските на няколко фронта започват провеждането на операцията, а на 23-ти затварят кръга около 6-а армия на маршал Паулус. Върховната ставка поверява на Рокосовски разгрома на обезкървения противник. Под негово ръководство на 31 януари 1943 г. съветските войски пленяват фелдмаршал Фридрих Паулус, който му предава личното си оръжие, 24 генерали, 2500 офицери и 90-хилядна армия. 3 дни преди това Рокосовски е награден с току-що учредения орден „Суворов“. Победата в битката при Сталинград е решителния обрат в хода на войната.