12月17日至31日，德軍6個步兵師和羅軍2個山地旅，從東麵和東南向塞瓦斯托波爾發動第二次進攻。蘇軍5個步兵師、1個騎兵師、2個海軍陸戰旅進行防禦。12月下旬，蘇軍用艦艇由海上運來2個步兵師、1個海軍陸戰旅和1個坦克營。塞瓦斯托波爾防禦力量加強後，在岸炮和艦隊火力支援下，擊退德軍多次衝擊。
當塞瓦斯托波爾保衛戰打得最激烈的時候，根據蘇聯最高統帥部的指示，外高加索方麵軍於12月25日至1942年1月2日，在刻赤半島實施了衛國戰爭中第1次大規模登陸作戰。作戰目的是為了改善被圍困的塞瓦斯托波爾的態勢，並為爾後進攻整個克裏木創造條件。參加這次作戰的有：第51、第44集團軍共6個步兵師、1個步兵旅、1個海軍陸戰旅共4.2萬人。黑海艦隊、亞速海區艦隊和各型艦艇97艘，飛機600多架。
蘇軍登陸作戰獲得成功，收複了刻赤半島和菲奧多西亞，並向西推進了100－110公裏，迫使德軍從塞瓦斯托波爾調出部分兵力到菲奧多西亞方向。12月31日，德軍被迫停止了對塞瓦斯托波爾的第二次進攻。此後德軍有5個月未能對塞瓦斯托波爾采取積極行動，直到1942年6月才發動第三次進攻。
蘇軍在塞瓦斯托波爾的防禦作戰，打破了德軍1941年秋占領克裏木的計劃，牽製了德軍和羅馬尼亞軍隊，致使德軍統帥部不能使用第11集團軍從刻赤海峽進攻高加索，或加強羅斯托夫地區的坦克第1集團軍，為蘇軍在羅斯托夫近郊發起反攻創造了條件。應該說，在蘇聯西南方向，一個緊密協調的戰略區正在戰鬥中形成。
羅斯托夫的被迫撤退，是第三帝國曆史上一個小轉折點。在這裏，納粹德國軍隊頭一回遭受挫折。在作出撤退決定時，希特勒給倫斯德陸軍元帥下了一道命令：“留駐原地，勿再後撤。”
倫斯德陸軍元帥立即複電：“要想堅守，簡直發瘋。首先，部隊固守不住；其次，若不撤退，將被殲滅。我再次請求撤銷這項命令，否則另派別人接替。”
當晚，希特勒複電：“同意所請，望交出指揮權。”於是倫斯德就這樣被免職回家了。
隨著嚴冬的來臨，德軍的處境愈來愈不妙。據德軍總參謀部記載，截止11月26日，德軍在東線共計損失官兵74.3112萬人。
1941年的冬天，蘇聯很早就大雪紛飛，氣溫降到零下。初雪是在10月6日的夜間下的，這正是對莫斯科重新發起進攻的日子。這樣的天氣提醒前線將軍們，再次要求大本營發來冬衣，尤其是厚靴和厚毛襪。10月12日，雪還下個不停。11月3日，第一次寒潮到來，氣溫降到零度以下，而且還在繼續下降。
到11月7日，古德裏安報告說，部隊開始發現“嚴重凍傷病員”。到13日，氣溫下降到零下8度，越來越覺得缺少冬衣了。槍炮和人一樣受到嚴寒影響。由於坦克履帶防滑用的尖鐵沒有運到，一路冰雪，行動困難。
天氣冷使得大炮上的瞄準鏡失去了效用。發動坦克時先得在底下點火燒烤一陣。由於天氣太冷，機關槍打不響。結果人心惶惶，甚至一直影響到後方。
這場戰爭對蘇聯的影響是巨大的。也付出了巨大犧牲。但相對於蘇德兩國戰爭變化來說，蘇聯的情況遠遠超出了希特勒的預期。正如德軍總參謀長在日記中記載的：“現在已經越發清楚，我們不僅低估了俄國巨人的經濟力量和運輸力量，而且更重要的是，低估了他們的軍事力量。我們最初計算敵人大約有200個師，現在已經察明番號的就有360個師。一旦十幾個師被殲滅，俄國人就又投入十幾個師。我軍戰線由於分布太廣，顯得過於單薄。”
希特勒的坦克兵團司令古德裏安和勃魯門特裏特等人，對初次碰到的蘇聯T-34型坦克表示驚訝。他們對T-34型坦克毫無所聞，這種坦克的裝甲很厚，德國的反坦克炮彈打上去就被彈回來，坦克毫無損傷。勃魯門特裏特說，這種裝甲車的出現，標誌著後來所謂“坦克恐怖”的開始。
戰爭開始時，德國人在以空軍保護地麵部隊和進行戰前偵察方麵，一直占有壓倒優勢，現在第一次不能用這種優勢占便宜了。蘇軍的戰鬥機盡管在戰爭爆發的第一天在機場上遭到轟炸，在戰爭初期的戰鬥中也受到重大損失，但是和那些新的師團一樣，仍然不斷出現，簡直說不上從哪兒來的。由於德軍進軍迅速，加上蘇聯沒有適宜的機場，德國空軍基地距離太遠，使得德國空軍無法有效掩護前線作戰。馮.克萊施特報告說：“在好幾次挺進時，我的裝甲部隊由於沒有飛機掩護，遇到很大困難。”
蘇聯！俄國！這個讓許多人魂牽夢繞的國家，這次讓希特勒和納粹德國開始認識它的廬山真麵目！但已經開始的戰爭，已經書寫的曆史是無法回轉的，戰爭還將繼續下去，直到一方完全喪失能力的時候！
盡管遇到了難以想象的困難，納粹德國還是拚命向前。此時，希特勒在尋找對蘇聯來說最重要的方麵，展開最強大的攻勢作戰。那麼，希特勒會挑選哪裏呢？