Den 19. november 1942 angrep sovjetiske styrker fra to sider i operasjon Uranus, mot svake styrker fra Romania og Ungarn som forsvarte 6. armés flanker sør og nordvest av Stalingrad. Etter fem dagers fremrykking av Den røde armé var Wehrmachts 6. armé omringet, i og vest for Stalingrad, innenfor et område som var rundt 60 kilometer i retning øst-vest, og 40 kilometer i retning nord-sør. Om lag 250 000 tyske, rumenske og italienske tropper, samt noen kroatiske enheter, var sperret inne. Hitler beordret 6. armé til å holde Stalingrad. De tyske styrkene ble forsøkt unnsatt, dels ved angrep over land, og dels ved forsyninger av Luftwaffe. Den tyske unnsetningsstyrken over land ble stoppet av sovjetiske styrker. Luftwaffe klarte bare å levere en mindre del av hva den innesperrede 6. armé trengte av forsyninger. Kampene mellom sovjetiske styrker og den innesperrede tyske 6. armé fortsatte i over to måneder. I begynnelsen av februar 1943 var de gjenværende tyske styrkene ved Stalingrad sterkt redusert, de hadde hverken mat eller ammunisjon, og overga seg. Av om lag 91 tusen soldater som gikk i krigsfangenskap kom knappe 6 tusen tilbake til Tyskland, resten døde i Sovjetunionen. Minst 40 tusen sovjetiske sivile døde under kampene, mens rundt 10 tusen sivile klarte å overleve i ruinene, mens krigen pågikk.