. Sovyet tankları güney yönünde ilerlerken, kötüleşen kar fırtınası nedeniyle silahların görüşünün neredeyse kapanması sonucu birçok tank personeli ciddi zorluklar yaşamaya başladı. Bu koşullarda birçok tank çekiş gücünün kaybetti. Bazı tank personeli, tank içerisinde savrulmak sonucu kolunu kırdı. Öte yandan yoğun tipide Alman Kolordusu da sevk ve idareyi yitirmiştir.

Romen 3. Ordusu 19 Kasım gün sonunda dağılmaya başlamıştı. Sovyet 21. Ordusu ve 5. Tank Ordusu 27 bin Romen tutsak alarak -neredeyse üç tümen- güney yönünde ileri hareketlerine devam ettiler. Sovyet süvari birlikleri, yarmayla elde edilen başarıyı genişletmekte, Romen ordusu ile 8. İtalyan Ordusu arasındaki teması ve iletişimi kesmekte ve Sovyet birliklerinin kanatlarına toplu bir karşı taarruzu önlemekte kullanıldı. Kızıl Hava Kuvvetleri ricat eden Romen askerlerine taarruzu ederken Luftwaffe'den kayda değer bir karşılama görmedi. Aslen Alman 376. Piyade Tümeni kanadında mevzi almış olan Romen 1. Süvari Tümeni'nin geri çekilmesi üzerine Sovyet 65. Ordusu, Alman mevzilerinin etrafından dolaşarak ileri harekete devam etmiştir. Alman birliklerinin 19 Kasım'da geç tepki vermesiyle 6. Ordu'nun güney kanadına diğer Sovyet genel taarruzu geliştirildi.

Stavka 20 Kasım sabahı erken saatlerde telefonla Stalingrad Cephesi Komutanı General Andrey Yeryomenko'yu aramış, kendi genel taarruzunu planlandığı gibi saat 08:00'de başlatıp başlatmayacağını sormuştur. General, sis kalktığında taarruza başlayacağı karşılığı vermiştir. 51. Ordu zamanında hazırlık topçu ateşi açmasına karşın "Cephe" Karargâhı tümenle bağlantı kuramadığından diğer kuvvetlerin saat 10:00'da taarruza başlamaları emri aldılar. Romen 6. Kolordusu ile muharebeye giren 51. Ordu çok sayıda tutsak almıştır. 57. Ordu da taarruza saat 10:00'da katıldı. Taarruzun planlanan şekilde gelişmesi üzerine Stalingrad Cephesi kendi zırhlı kolordularını da savaşa sürdü. Alman 297. Piyade Tümeni de, Kızıl Ordu'ya karşı direnmede başarısız olan Romen destekçilerini izledi. Ancak, sevk ve idarede ortaya çıkan zaaflar ve kargaşalık sonucu Sovyet 4. Mekanize Kolordusu ile 13. Mekanize Kolordusu, taarruzun ilk evresinde sağlanan yarmadaki başarıyı genişletme konusunda sendelemeye başlamıştır.

Alman komutanlığı bu durumdan hızla yararlanarak bölgedeki tek ihtiyat birliği olan 29. Mekanize Tümeni harekete geçirmiştir. Tümenin, Sovyet zırhlı kolordularına karşı başlarda başarılı bir harekât yürütmesine karşın Romen birliklerinin dağılmış olması Tümen'in güneydeki savunma hatlarını desteklemek için yeniden hareket etmesini gerektirmiştir. Alman 29. Mekanize Tümeni'nin karşı taarruzu Kızıl Ordu'nun 50 tankının imha edilmesiyle sonuçlandı. Bu durum, Sovyet Komutanlığı'nın sol kanatla ilgili endişe duyar olmasına yol açmıştır. Ancak Alman mekanize tümeninin bu yeniden durum değiştirmesi, gün sonunda Kızıl Ordu birlikleriyle Don arasında sadece Romen 6. Süvari Alayı'nın kalmış olmasına neden olmuştur.

Stalingrad Cephesi kuvvetleri 20 Kasım'da güneyden taarruzlarını başlattıklarında Sovyet 65. Ordusu da 6. Ordu'nun kuzey kanat ucunda mevzilenmiş olan Alman 11. Kolordu'su cephesine yüklenmeye deva etmiştir. Kızıl Ordu'nun 4. Tank Kolordusu Alman 11. Kolordu'su geri hatlarına ilerlerken 3. Muhafız Süvari Kolordusu da bu Alman birliklerinin geri hattına taarruz etti. Bunun üzerine Kolordu kanat kırdı. İki tümen, 376. Piyade Tümeni ile Avusturya 44. Piyade Tümeni, Kızıl Ordu saldırısına karşı Kolordu'yu korumak için yeniden mevzi aldılar. Ancak akaryakıt sıkıntısı bu manevrada ciddi güçlükler yarattı. 14. Panzer Tümeni'nin kullanılabilir durumdaki panzerleri, Sovyet 3. Muhafız Süvari Kolordusu'nun kanatta saldıran bir alayını imha ettiler. Fakat Tümen'in tanksavar toplusu mevzilerine girildi ve ağır zayiata uğradılar. Gün sonunda Sovyet 1. Tank Kolordusu geri çekilen 48. Panzer Kolordusu'nu izlerken 26. Tank Kolordusu, Stalingrad'ın yaklaşık 130 km. kuzeybatısındaki Perelazovski'ye girdi.

Kızıl Ordu'nun taarruzu 21 Kasım'da devam etti. Stalingrad Cephesi kuvvetleri 50 kilometrenin üzerinde bir girme yapmışlardı. Kuzeyde dağınık Romen birlikleri kuşatılarak imha ediliyordu. Bu arada Kızıl Ordu birlikleri 6. Ordu'nun ve 4. Panzer Ordusu'nun kanatlarına taarruz etmeye başladılar. Ani bir karşı taarruza girişen 22. Panzer Tümeni, küçük bir tank bölüğü haline dönüşecek ölçüde kayıplara uğradı ve güneybatı yönünde çekilmek zorunda kaldı. Romen 1. Zırhlı Tümeni'nin büyük kısmını imha eden Sovyet 26. Tank Kolordusu güneydoğu yönündeki ilerlemesini sürdürmüştür. Romen 5. Kolordusu kalıntılarının yeniden toparlanıp, 48. Panzer Kolordusu'nca da destekleneceği beklentisiyle bir savunma kurabilecek olmalarına karşın ileri hareketine devam etmiştir. Aynı gün 6. Ordu komutanı General Paulus, Sovyet kuvvetlerinin karargahına 40 kilometreden az bir mesafede olduğunu bildiren bir rapor aldı. Daha kötüsü, elinde Sovyet ilerlemesine karşı koyacak birlik bulunmamaktadır. Güneyde kısa bir duraklamadan sonra 4. Mekanize Kolordu kuzey yönündeki ilerlemesine devam etti. Birkaç kasaba ve köydeki Alman savunmasını attı ve Stalingrad üzerine yürüdü. Stalingrad içindeki ve civarındaki Mihver kuvvetlerin durumunun tehlikeli bir hal alması üzerine Hitler, "çepeçevre savunma mevzisi" oluşturulması ve dışarıdan girişilecek bir kurtarma operasyonuna kadar Don - Volga arasında "Stalingrad Müstahkem Mevki" olarak savunma yapılmasını emretmiştir. Sovyet kuşatması Alman 6. Ordu'sunu, diğer Mihver kuvvetlerinin ve 4. Panzer Ordusu'nun bir kısım kuvvetlerini içine almıştır. Sadece Alman 16. Mekanize Tümeni bir çıkış elde etmek için mücadeleye girişmiştir. Kızıl Ordu tank kolordularının yarmadan elde edilen başarıyı genişletme yönündeki çabaları, Sovyet tankları ve piyadesi arasındaki eşgüdüm eksikliği nedeniyle aksamış, bu durum 4. Romen Ordusu'nun büyük bölümünün imha olmaktan kurtulmasına olanak sağlamıştır.

Sovyet kuvvetleri 22 Kasım'da Don Nehrini geçerek ileri hareketlerini Kalaç yönünde sürdürdüler. Çoğunluğu destek ve ikmal birliklerinden oluşan Kalaç savunmasındaki Alman kuvvetleri 21 Kasım'a kadar Kızıl Ordu genel taarruzunun farkında değillerdi. Bu tarihte bile yaklaşan Sovyet kuvvetlerinin gücü hakkında net bir bilgileri yoktu. Kalaç köprüsünü alma görevi 26. Tank Kolordusu'na verilmişti. Ele geçen iki Alman tankı ve bir keşif aracı ile köprüye yaklaşıldı ve köprüyü savunmakla görevli garnizona ateş açıldı. Hemen geriden gelen 4. Tank Kolordusu kuvvetleri sabah saatlerinde Kalaç'a dalıp savunmayı geri atarak kasabayı ele geçirdiler ve güneyden ilerleyen 4. Mekanize Kolordu ile birleştiler. Stalingrad'daki Alman kuvvetlerinin kuşatılması böylece 22 Kasım'da tamamlanmış oldu. Aynı gün Sovyet birlikleri, Romen 5. Kolordusu'nun kuşatılan birlikleriyle muharebeye devam etmekteydiler.

Alman kuvvetleri 23 Kasım'da kuşatmayı yarmak için sonuçsuz yerel karşı taarruzlar düzenlerken kent dışında çatışmalar devam etmiştir. Bu arada bazı Mihver birlikler kuşatmadan kurtulmak için batı yönünde hareket ettiler. Bunların bir kısmı kuşatma kıskaçlarının dışına çıkmayı başarmıştır. Bir kısım Mihver birlikler de Sovyet tanklarının önünden doğuya doğru çekilmekteydiler.

Uranüs Harekâtı 200 - 250 bin Mihver kuvvetini, kuzeyden güneye 40 km., doğudan batıya 50 km.lik bir alan içinde kuşatmıştır. Kuşatılan birlikler 6. Ordu'dan ve 4. Panzer Ordusu'ndan dört piyade kolordusu ile bir panzer kolordusudur. Alman birliklerinin yanı sıra iki Romen tümeninden sağ kalanlar ile bir Hırvat piyade alayı ve diğer özel birlikler kuşatılmıştı. Bu kuvvetlerle birlikte 100 tank, 2 bin top ve havan ile 10 bin kamyon Kızıl Ordu eline geçmiştir. Stalingrad'a geri çekilme bölgeleri, miğferler, silahlar ve diğer malzemeyle doluydu. Tahrip olan ağır silahlar yol boyunca terk edilmişti. Don Nehri üzerindeki köprülerde yoğun bir yığılma oldu. Kendilerini Stalingrad'dan tecrit edecek olan Sovyet zırhlı ve piyadesinden kaçınmaya çalışan sağ kalabilmiş Mihver askerleri doğuya doğru çekilirken bu köprüler önünde yığıldı. Mihver kuvvetlerden birçok yaralı yollarda çiğnendi, yine birçok yaralı, Don Nehrini buz üzerinden yürüyerek geçmeye çalışırken kırılan buzlarla sulara gömülerek boğuldu. Aç askerler erzak için Rus köylerine doluştu. İkmal katarları birçok yerde yağmalandı. Birliklerinden ayrı düşmüş son askerler de Don Nehrini 24 Kasım'da geçtiler. Daha sonra köprüler, Stalingrad'daki 6. Ordu ve 4. Panzer Ordusu'nun çıkışını engellemek için Sovyet kuvvetlerince havaya uçuruldu.

Akaryakıt, mühimmat ve erzakın kısıtlı olduğu 6. Ordu savunma hatları oluşturmaya başladı. İlerleyen Rus kışı da ayrıca güçlükler getirmektedir. Dağılan Romen kuvvetlerinin neden olduğu hatlardaki boşluklar da doldurulmaya çalışıldı. Bir yarma hareketi için ihtiyaç duyulmayan her şeyi imha eden ya da yakan bazı Alman birlikleri 23 Kasım'da Stalingrad'ın kuzeyine çekilmeye başladı. Ancak savunma mevzilerinden çıkan Sovyet 62. Ordusu, Alman 94. Piyade Tümeni'nin büyük kısmını imha etmeyi başardı. Bu tümenden sağ kalanlar 16. ve 24. Panzer Tümenleri'ne katılmıştır. Alman komutanların, bir huruç hareketiyle kuşatmanın yarılıp Don gerisindeki mevzilere çekilinmesi gerektiği görüşünde olmalarına karşın Hitler böyle bir hareketi yasakladı. Hitler, 23 ve 24 Kasım'da, bulunulan mevzilerin tutulacağı ve 6. Ordu'nun hava yoluyla ikmal edileceği emrini vermiştir. Stalingrad'da kuşatılan Mihver kuvvetlerinin gün başına ortalama en az 750 ton ikmal malzemesine ihtiyaçları vardır. Hiçbir durumda gerçekleştiremeyeceği bu görev Luftwaffe'yi tüketmiştir. Ayrıca güçlenen Kızıl Hava Kuvvetleri, kuşatma bölgesi yaklaşımlarında uçuş için ciddi bir tehdit oluşturuyordu. Aralık ayında 500 uçak, 6. Ordu'nun ikmali görevi için seferber edilmişti. Yine de bu filo gerekli ikmal malzemesinin taşınması için yeterli olmaktan uzaktır. Aralık ayının ilk yarısında gerekli günlük ikmal malzemesinin anca yüzde yirmisi 6. Ordu'ya ulaştırılabilmiştir. Bu arada Kızıl Ordu, kuşatılmış Mihver kuvvetlerini imha etmek amacıyla kuşatma kuvvetlerini güçlendirmiştir