在這一方向上行動的第9、44集團軍合編為外高加索方麵軍北集群。為了便於指揮和改善對部隊的供應，北高加索方麵軍自1942年9月1日起改稱黑海集群，編入外高加索方麵軍。蘇軍最高統帥部為給部隊補充兵員和物質技術器材采取了堅決措施。同時，高加索各邊疆區、州、共和國的黨和蘇維埃機關加強了組建民兵和遊擊隊，製造武器和技術兵器以及構築防禦地區的工作。
1942年7月底，敵人被迫將坦克第4集團軍調往斯大林格勒方向，因而大大削弱了北高加索軍隊集團的力量。但是敵人在兵力方麵仍占很大優勢。1942年8月至12月間，蘇軍在航空兵支援下進行了頑強的防禦交戰。在這期間，實施了阿爾馬維爾-邁科普戰役、新俄羅斯斯克戰役、莫茲多克一馬爾戈別克戰役、圖阿普謝戰役和納爾奇克-奧爾忠尼啟則戰役。在奧爾忠尼啟則方向，蘇軍疲憊並消耗了敵人，將其阻於奧爾忠尼啟則附近，爾後於1942年11月6~12日以強大的反突擊重創敵軍主要突擊集團坦克第1集團軍，並迫使其轉入防禦。敵人也曾企圖由大高加索山脈中部各山口突入外高加索，並且奪占了幾個山口，但由於蘇軍指揮部及時采取措施和防禦部隊頑強奮戰，終於消除了敵軍進到各山口南坡的威脅。至11月底，這裏的希特勒德軍也轉入了防禦。敵人打算在大高加索山脈西部圖阿普謝方向翻越山脈的企圖亦未能得逞。這裏的激烈戰鬥一直持續到1942年12月月中，其間，敵軍曾三次力圖突破蘇軍防禦。法西斯德軍遭受重大損失後停止進攻，轉入防禦。綜上所述，在高加索會戰的防禦階段，蘇軍曾因情況困難而被迫暫時放棄北高加索許多地區，但終於消耗了敵人（敵軍損失10萬人以上），為準備轉入進攻徹底粉碎敵軍贏得了時間。
2.高山湖海區域的大會戰
高加索會戰的進攻階段開始於1943年1月1日。根據蘇軍指揮部的決心，南方麵軍在發展斯大林格勒反攻的勝利時，以主力向羅斯托夫實施突擊，另以部分兵力向季霍烈茨克實施突擊。外高加索方麵軍黑海集群受領的任務是向克拉斯諾達爾、季霍烈茨克進攻，而北方集群則應向莫茲多克、普羅赫拉德內、阿爾馬維爾進攻。總之，兩個方麵軍的任務是在空軍第8、4、5集團軍的支援下和在黑海艦隊的積極配合下同心協力孤立北高加索敵軍的主力，而後將其殲滅。
希特勒德軍指揮部力圖使其軍隊免遭合圍，自1月1日起即將軍隊由莫茲多克倉促向西北方向撤退。在這種情況下，外高加索方麵軍北集群於1月3日開始向納爾奇克-斯塔夫羅波爾方向追擊退卻的敵軍，至1月24日解放了莫茲多克、礦水城、皮亞季哥爾斯克、斯塔夫羅波爾、阿爾馬維爾等北高加索城市。同時，外方麵軍在羅斯托夫、季霍烈茨克兩方向上進展順利，在薩利斯克地域與外高加索方麵軍右翼部隊會合。黑海集群於1月11日先在輔助方向，後於1月16日在主要方向轉入進攻，至1月29日解放了邁科普。2月9日，黑海集群在北高加索方麵軍編成內開始實施克拉斯諾達爾戰役，在這次戰役中克拉斯諾達爾於2月12日獲得解放。蘇軍的進攻是在春季泥濘、道路難以通行、補給線過長的艱苦條件下實施的。雖然困難重重，進攻仍然極其迅猛順利，得到了敵占區遊擊隊和當地居民的積極支援。敵人不顧生動力量和技術兵器的重大損失，進行了猛烈抵抗，同時又將被擊潰的軍隊殘部逐步撤向庫班河下遊和塔曼半島。2月3日夜間及後來在2月5~9日期間，黑海艦隊運送登陸兵在新俄羅斯斯克西南梅斯哈科地域登陸，奪取了一個麵積不大的登陸場。這個登陸場後來在解放新俄羅斯斯克時起了巨大作用。