方麵軍開始遂行保衛斯大林格勒任務時僅有12個師16萬人、火炮和迫擊炮2200門、坦克約400輛、飛機454架，由遠程航空兵（轟炸機150～200架）和防空航空兵第102師（殲擊機60架）負責支援。
方麵軍在斯大林格勒州人民群眾支援下，在城市遠接近地構築兩道防禦地帶，在近接近地構築外層、中層、內層和市區四道城市防禦圍廓。先後參加會戰的還有東南方麵軍、西南方麵軍、頓河方麵軍、沃羅涅日方麵軍左翼部隊、伏爾加河區艦隊、斯大林格勒防空部隊。
會戰中，德軍第6集團軍和第4裝甲集團軍，羅馬尼亞第3、第4集團軍，意大利第8集團軍被殲滅。法西斯集團損失官兵近150萬人，約占其蘇德戰場總兵力的1/4。蘇軍斯大林格勒會戰的勝利扭轉了蘇德戰場的局勢，不僅成為蘇德戰爭的轉折點，而且也是第二次世界大戰曆史性轉折的主要標誌。
蘇軍從此基本掌握戰略主動權，開始從戰略防禦轉入戰略反攻和進攻。會戰的勝利堅定了全世界人民反法西斯鬥爭的必勝信心，鞏固並擴大了國際反法西斯統一戰線。法西斯集團在斯大林格勒的失敗，震撼了整個法西斯德國，動搖了仆從國對它的信任。
蘇軍在斯大林格勒的勝利，顯示了蘇軍不斷增強的軍事威力和較高的軍事學術水平。蘇軍最高統帥部進行了卓有成效的戰略指導和戰役指揮。在防禦階段，構築大縱深防禦體係，適時占領防禦陣地；及時前調預備隊，組建新的方麵軍；不斷實施反突擊和反衝擊，大量消耗敵人，阻止了德軍進攻，為爾後轉入反攻創造了條件。
反攻開始前，最高統帥部適時製定周密的反攻計劃，隱蔽實施反攻準備，正確選擇主要突擊方向和確定反攻時間。反攻中，3個方麵軍先後在7個地段上實施突破，使德軍不能判明蘇軍主要突擊方向和集中使用其預備隊；各方麵軍和集團軍之間密切協同，並以坦克軍和機械化軍組成快速集群，同時而迅速地構成合圍的對內、對外正麵，並在對外正麵發展反攻；首次充分運用了炮兵進攻這一形式和單層徐進彈幕射擊支援步兵和坦克衝擊的方法；航空兵第一次采取進攻樣式，並協同高射炮兵成功地實施了對被圍德軍集團的空中封鎖等，從而保證了蘇軍在斯大林格勒的勝利。
德軍在斯大林格勒的失敗，其軍事上的主要原因是：戰略企圖與實力相脫節，過高估計自己的力量；兵力部署分散，形不成進攻重點；後勤供應困難等。
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