De tyske, italienske, rumenske og ungarske angriperne erobret raskt sovjetisk territorium, og var i slutten av august kommet frem til byen Stalingrad ved bredden av Volga. Byen var oppkalt etter den sovjetiske lederen Josef Stalin, og hadde derfor viktig symbolverdi, både for Hitler og Stalin. Stalin beordret den 28. juli at frontlinjen skulle holdes for enhver pris, alle som trakk seg tilbake skulle skytes. Slaget om Stalingrad ble særdeles blodig. I starten hadde Wehrmacht fremgang, og det lot til at byen snart ville være på tyske hender. De sovjetiske forsvarerne kjempet imidlertid med innbitt besluttsomhet, og gav angriperne kamp om hver bygning. Det utviklet seg snart til en stillingskrig der frontlinjen bølget frem og tilbake nærmest fra time til time og tapene på begge sider var enorme. I november hadde tyskerne erobret 90 % av byen. Den 19. november ble imidlertid den sovjetiske operasjon Uranus satt i verk. Denne knipetangsmanøveren var rettet mot de svake ungarske og rumenske enhetene som voktet de tyske flankene, og allerede den 22. november hadde disse kollapset slik at 290 000 tyske og tysk-allierte soldater var omringet i Stalingrad.