6 октября 1942 года командующий Сталинградским фронтом Ерёменко делает доклад Сталину, в котором предлагает провести операцию по окружению и уничтожению немецких частей под Сталинградом. Там впервые предлагается провести окружение 6-й армии фланговыми ударами по румынским частям, и после прорыва фронтов соединиться в районе Калача-на-Дону. Ставка рассмотрела план Еременко, но тогда посчитала его невыполнимым, и предложила свой вариант операции. С ним не согласился командующий Донским фронтом К. Рокоссовский. Тогда ему разрешили провести частную операцию против орловской группировки немцев 10 октября, не привлекая свежих сил. Начав атаку с утра 10 октября, войска Донского фронта за день продвинулись на 300 метров, в результате чего 1-я гвардейская армия была расформирована из чрезмерных потерь. Тем временем, под руководством начальника Генерального штаба А. М. Василевского была подготовлена операция «Уран», предполагающая контрнаступление войск трёх фронтов: Юго-Западного (командующий — генерал Н. Ф. Ватутин), Сталинградского (командующий – генерал А.И Еременко) и Донского (командующий — генерал К. К. Рокоссовский) с целью окружения и уничтожения вражеской группировки войск в районе города Сталинграда.
Контрнаступление советских войск 19 ноября 1942 г. – 2 февраля 1943 г.
К этому времени численность советских войск составляла 1,1 млн. человек, вооруженных 15,5 тысячами орудий и минометов, 1463 танками и 1350 самолетами. Немецкая группировка обладала 1,1 млн. человек личного состава, 10 тысячами орудий и минометов, 675 танками и 1216 самолетами.
Согласно плану операции Юго-Западный фронт наносил глубокие удары с плацдармов на правом берегу Дона из районов Серафимовича и Клетской (глубина наступления — около 120 км); ударная группировка Сталинградского фронта наступала из района Сарпинских озёр на глубину 100 км. Ударные группировки обоих фронтов должны были встретиться в районе Калач-Советского и окружить основные силы противника под Сталинградом. Одновременно частью сил эти же фронты обеспечивали создание внешнего фронта окружения. Донской фронт наносил два вспомогательных удара — один из района Клетской на юго-восток, а другой из района Качалинской вдоль левого берега Дона на юг. Планом предусматривалось: главные удары направить против наиболее уязвимых участков обороны противника, во фланг и тыл его наиболее боеспособным соединениям; ударным группировкам использовать местность, выгодную для наступающих; при в целом равном соотношении сил на участках прорыва за счёт ослабления второстепенных участков создать 2.8 — 3.2 — кратное превосходство в силах. За счёт глубочайшей секретности разработки плана и достигнутой огромной скрытности сосредоточения сил была обеспечена стратегическая внезапность наступления.
Наступление советских войск.
Наступление войск Юго-Западного и правого крыла Донского фронтов началось утром 19 ноября после мощной артподготовки. Войска 5-й танковой армии прорвали оборону 3-й румынской армии. Немецкие части, располагавшиеся сзади румынских войск, попытались остановить советские войска сильной контратакой, но успеха эта попытка не имела: они были разгромлены введёнными в бой 1-м и 26-м танковыми корпусами. Передовые части этих корпусов вышли в оперативную глубину, продвигаясь в район Калача. 20 ноября в наступление перешла ударная группировка Сталинградского фронта. Утром 23 ноября передовые части 26-го танкового корпуса овладели Калачом. 23 ноября войска 4-го танкового корпуса Юго-Западного фронта и 4-го механизированного корпуса Сталинградского фронта встретились в районе хутора Советский, замкнув кольцо окружения Сталинградской группировки противника в междуречье Волги и Дона.
Бои в районе завода «Красный Октябрь».
Уличные бои.
В окружении оказались 6-я и основные силы 4-й танковой армий — 22 дивизии и 160 отдельных частей общей численностью 330 тысячи человек. 24 ноября войска Юго-Западного фронта, разгромив окруженные в районе Распопинской румынские войска, взяли 27 тысяч пленных. 24-30 ноября войска Сталинградского и Донского фронтов, ведя ожесточённые бои с окруженными войсками врага, сократили занимаемую им площадь вдвое, зажав его на территории 70-80 км с запада на восток и 30-40 км с севера на юг. 30 ноября операция по окружению и блокированию немецкой группировки завершилась.
В первой половине декабря действия этих фронтов по ликвидации окружённого врага развивались медленно, так как вследствие сокращения фронта в котле он уплотнил свои боевые порядки и организовал оборону на оборудованных позициях, занимаемых Красной Армией летом 1942 года. Существенную роль в замедлении наступления сыграла крупная (более чем трёхкратная) недооценка численности окружаемых немецких войск. 24 ноября Гитлер, отклонив предложение командующего 6-й армией Ф. Паулюса прорываться в юго-восточном направлении, приказал удерживать Сталинград в ожидании помощи извне.
Немецкие войска, действовавшие против внешнего фронта окружения, в конце ноября были объединены в группу армий «Дон» (командующий — генерал-фельдмаршал Э. Манштейн), в которую входила и окружённая группировка. Группа армий «Дон» предприняла попытку прорыва блокады окружённых войск, назвав ее операция «Wintergewitter» (Зимняя гроза). Первоначально её планировалось начать 10 декабря, однако наступательные действия Красной Армии на внешнем фронте окружения вынудили отложить начало операции на 12 декабря. К этой дате немцам удалось представить лишь одно полноценное танковое соединение — 6-ю танковую дивизию Вермахта и остатки разгромленной 4-й румынской армии. Эти части находились в подчинении управления 4-й танковой армии под командованием Г. Гота. В ходе наступления группировка была усилена весьма потрёпанными 11-й и 17-й танковыми дивизиями и тремя авиаполевыми дивизиями.
К 19 декабря фактически прорвавшие оборонительные порядки советских войск части 4-й танковой армии столкнулись с только что переброшенной из резерва Ставки 2-й гвардейской армией под командованием Р. Я. Малиновского, в состав которой входили два стрелковых и один механизированный корпус. Совместно с войсками 51-й армии танкисты в течении трехдневных ожесточенных боев остановили немецкое наступление на р. Мышкова, в 40 км от окруженных войск. В ходе контрнаступления 24-31 декабря советские войска нанесли поражение группе «Гота» и отбросила её к Зимовникам, отодвинув внешний фронт окружения на 200-250 км. 57-я, 64-я и 62-я армии Сталинградского фронта были переданы в состав Донского фронта для ликвидации окруженных войск. Сталинградский фронт 1 января 1943 года был переименован в Южный, и получил задачу наступать в Ростовском направлении.
В ходе Сталинградской наступательной операции были уничтожены две немецкие, разгромлены две румынские и одна итальянская армии. Уничтожено 32 дивизии и 3 бригады, разгромлены 16 дивизий. Войска стран «Оси» потеряли более 800 тысяч человек, потери советских войск составили 485 тысяч человек, в том числе безвозвратные — 155 тысяч человек.
См. также: Фото | СССР. Сталинград в годы войны. [Часть 1]; [Часть 2].