מבצע אורנוס
לאחר מכן

מבצע אורנוס לכד בין 250,000 ל-300,000 חיילי הציר בשטח המשתרע על פני 50 קילומטרים (31 מיל) ממזרח למערב ו-40 קילומטרים (25 מיל) מצפון לדרום. הכיס הכיל ארבעה קורפוסי רגלים, קורפוס פנצר השייים לארמיות הפאנצר הרביעית והשישית, ואלמנטים ששרדו משתי דיוויזיות רומניות, רגימנט חי"ר קרואטי ויחידות נוספות. הציוד הכלוא כלל כ-100 טנקים, 2,000 כלי ארטילריה ומרגמות ו-10,000 משאיות. הנסיגה לסטלינגרד הותירה קווי נסיגה זרועים בקסדות, נשק וציוד אחר, וציוד כבד שהושמד הושאר בצד הדרך. גשרים המשתרעים על נהר הדון היו עמוסים בתנועה, כאשר חיילי הציר ששרדו עשו את דרכם בחיפזון מערבה במזג האוויר הקר, בניסיון להימלט משריון וחיל רגלים סובייטיים שאיימו לנתק אותם מסטלינגרד. אנשי ציר רבים פצועים נרמסו, ורבים מאלה שניסו לחצות את הנהר ברגל על הקרח נפלו וטבעו. חיילים רעבים מילאו כפרים רוסים בחיפוש אחר אספקה, בעוד שמערומי אספקה נבזזו לעיתים קרובות בחיפוש אחר קופסאות מזון. אחרוני הנחשלים חצו את נהר הדון עד ה-24 בנובמבר, והרסו את הגשרים כדי לחסום את הגישה של הסובייטים אל ארמיית הפאנצר הרביעית והארמייה השישית בסטלינגרד.
הארמייה השישית, בעיצומו של תוהו ובוהו, החלה לבנות קווי הגנה, שנפגעו מהמחסור בדלק, תחמושת ומנות, אולם התקשתה עוד יותר בשל החורף הרוסי המתקדם. כמו כן, הוטל עליה לסתום פערים בקו שנגרמו על ידי הכוחות הרומניים המתפוררים. ב-23 בנובמבר, כמה יחידות גרמניות השמידו או שרפו את כל מה שלא נחוץ למבצע פריצה והחלו לסגת לאחור לכיוון הקצה הצפוני של סטלינגרד. אולם לאחר שהגרמנים נטשו את בונקרי החורף שלהם, הצליחה הארמייה ה-62 הסובייטית להשמיד את דיוויזיית הרגלים הגרמנית ה-94 בשטח הפתוח; ניצולי הדיוויזיה הגרמנית צורפו לדיוויזיות הפאנצר ה-16 וה-24. למרות שמפקדי צבא גרמנים סברו כי על כוחות הצבא שנלכדו בכיתור לפרוץ, בין ה-23 ל-24 בנובמבר החליט היטלר במקום זאת להחזיק בתפקיד ולנסות לתספק מחדש את הארמייה השישית באוויר. הכוח שנלכד בסטלינגרד ידרוש לפחות 680 טון של אספקה ביום, משימה שהלופטוואפה המדולדל לא היה במצב לבצע. יתר על כן, חיל האוויר הסובייטי המתחדש היווה איום על מטוסים גרמניים שניסו לטוס מעל הכיתור. למרות שעד דצמבר הרכיב הלופטוואפה צי של כ-500 מטוסים, זה עדיין לא הספיק כדי לספק לארמייה השישית וליחידות ארמיית הפאנצר הרביעית את האספקה הנדרשת. במהלך המחצית הראשונה של דצמבר הארמייה השישית קיבלה פחות מ-20% מהדרישות היומיות שלה.
בינתיים חיזק הצבא האדום את קו ההיקף החיצוני מתוך כוונה להשמיד את היחידות הגרמניות המוקפות. הארמיות הסובייטיות יתקפו יחידות גרמניות במזרח ובדרום, במטרה לפצל יחידות גרמניות לקבוצות קטנות יותר. פקודות אלו נכנסו לתוקף ב-24 בנובמבר, והיו אמורות להתבצע ללא התארגנות גדולה או תנועה של עתודות. ההיקוף החיצוני נמשך לאורך כ-320 קילומטרים (200 מיל), למרות שרק שלושה רבעים מהמרחק הזה כוסו בפועל על ידי כוחות סובייטים; המרחק בין ההיקפים החיצוניים והפנימיים היה בסביבות 16 קילומטרים (10 מיל). הפיקוד העליון הסובייטי החל גם בתכנון מבצע סטורן שנועד להשמיד את הארמייה השמינית האיטלקית ולנתק את הכוחות הגרמניים בקווקז. הסטאבקה הסובייטית תכננה כי מבצע סטורן יתחיל ב-10 בדצמבר בערך.
הכוחות הגרמניים באזור פוצלו עוד יותר, כאשר הגנרל הגרמני אריך פון מנשטיין קיבל את הפיקוד על קבוצת הארמיות דון שהוקמה, הכוללת את הארמיות הגרמניות הפאנצר הרביעית והשישית, ואת הארמיות הרומניות השלישית והרביעית. למרות שהמצב נראה עגום עבור הגרמנים, רגע של שקט יחסי השתרר לאחר סיום מבצע אורנוס; כוחות גרמנים וסובייטיים תכננו את תנועותיהם הבאות.
החבירה של הכוחות הסובייטיים, שלא צולם באותה העת, שוחזר מאוחר יותר לסרט תעמולה שהוצג ברחבי העולם.