Najsłynniejszą operacją samolotów He 111 było akcja dostarczania zaopatrzenia zablokowanym pod Stalingradem wojskom Wehrmachtu prowadzona od listopada 1942 do lutego 1943. Ze względu na brak wykorzystywanych zazwyczaj do takich zadań samolotów Junkers Ju 52 do przewożenia amunicji i żywności dla okrążonej 6 Armii Polowej feldmarszałka Friedricha Paulusa użyto Heinkli. Ze względu na złą pogodę misje zaopatrzeniowe okazały się nadzwyczaj trudne skutkując stratą 165 maszyn typu He 111 do końca bitwy stalingradzkiej.