1.英德雙方爭奪戰略主動權
莫斯科會戰和蘇軍發動冬季總攻後，德軍的力量受到很大削弱，冬季作戰結束時德軍傷亡總數達116萬餘人，病員尚不包括在內。盡管如此，1942年春，他們尚擁有860萬人的龐大兵力。在蘇德戰場，部署著德軍及其仆從國軍隊近620萬人，坦克和強擊炮3229輛，火炮和迫擊炮約5.7萬門，作戰飛機3395架。
而蘇軍取得兩大戰役的勝利之後，實力卻有了很大增強。到1942年5月，蘇軍作戰部隊共510萬人（海軍和國土防空軍除外），坦克約3900輛，火炮、迫擊炮4.49萬門，作戰飛機2200多架。與此同時，盟國對蘇軍的援助越來越大，並且對德軍采取的行動也越來越積極，日本北進威脅蘇聯的可能性則越來越小。從總的態勢看，蘇德戰場的形勢已朝著對蘇軍有利的方向發展。
1942年4月5日，德軍統帥部發布東線作戰第41號訓令，希特勒被迫放棄一貫奉行的全線進攻戰略，采取逐次進攻戰略，要求“殲滅蘇軍殘存的有生力量，盡可能多地奪取它的最重要的戰爭經濟資源”，重新奪取戰略主動權。作戰的基本方針是：“中路陸軍放慢進攻速度；在北麵，應攻陷列寧格勒，並與芬蘭軍隊建立陸上聯係；在陸軍戰線南翼，應楔入高加索地區。”考慮到冬季會戰的結果、可供使用的兵力兵器和運輸狀況，隻能逐步實現上述目標。
蘇聯紅軍發動反攻，圖為一名蘇聯士兵在向母親告別。希特勒確定的先後順序是：“目前應把所有可以動用的兵力集中到南段主要作戰方向，以殲滅頓河前麵的敵人，接著占領高加索地區的油田和通往高加索山脈的通道。一俟包圍地區形勢發展允許，或者從別的地方抽出足夠的兵力，就應最後攻占列寧格勒和奪取英格曼蘭。”
為實現上述目標，並為夏季作戰做好準備，希特勒決定，首先在克裏木肅清刻赤半島的蘇軍，占領塞瓦斯托波爾，在哈爾科夫地域鏟除蘇軍在巴爾文科沃的突出部。
1942年，就在希特勒磨刀霍霍準備打敗蘇聯的時候，蘇軍最高統帥部也在醞釀於1942年徹底粉碎希特勒軍隊的計劃。
蘇軍最高統帥部認為，1942年夏季，德軍可能在莫斯科和南線發動大規模進攻，其中莫斯科方向將是德軍的主攻方向，此線將決定1942年夏季戰局的成敗。為此，蘇軍將戰略預備隊的大部兵力集中到布良斯克地域。
到5月中旬，布良斯克方麵軍編成內的兵力達到4個坦克軍、7個步兵師、11個獨立步兵旅、4個獨立坦克旅及大量炮兵。此外，第5坦克集團軍也在布良斯克方麵軍後方展開。西南方向則隻配置了很少的預備隊，而且沒有製訂應急的行動方案。
由於蘇軍在冬季攻勢之後，必要的預備隊尚在組訓之中，兵力兵器不足以展開大規模進攻戰役，因而關於今後一個時期的行動計劃，蘇軍最高統帥部決定，近期采取積極的戰略防禦，但同時應在克裏木、列寧格勒和傑米揚斯克、哈爾科夫地域、斯摩棱斯克方向、利沃夫—庫爾斯克方向實施局部性進攻戰役，在夏初消耗、疲憊敵人，待積蓄足夠的預備隊後，再展開大規模進攻。
4月下旬，蘇軍最高統帥部批準西南方麵軍在南方麵軍部分兵力協同下實施哈爾科夫進攻戰役。計劃規定，從沃爾昌斯克、巴爾文科沃屯兵場對哈爾科夫發動向心突擊，粉碎德軍哈爾科夫集團，奪取哈爾科夫，爾後調整部署，從東北麵實施突擊，奪取第聶伯羅彼得羅夫斯克和錫涅利尼科沃，使德軍失去第聶伯河上的重要渡口和錫涅利尼科沃鐵路樞紐，為解放頓巴斯創造條件。為了在臨近的夏季進攻中便於指揮南翼的軍隊，蘇軍最高統帥部於4月21日任命布瓊尼為北高加索方向總司令，統一指揮克裏木方麵軍、塞瓦斯托波爾防區、北高加索軍區、裏海和亞速海區艦隊。
蘇德雙方爭奪戰略主動權的作戰行動，是從1942年春德軍進攻刻赤半島開始的。
德軍進攻刻赤半島前，這裏的形勢十分複雜。在這一地域與德軍對峙的是蘇軍克裏木方麵軍，它擁有第47、第51和第44三個編有加強兵器的集團軍，共計21個步兵師、3577門火炮和迫擊炮、347輛坦克和400架飛機。與德軍第11集團軍擁有的10個半步兵師、2472門火炮和迫擊炮、180輛坦克以及不到400架飛機相比，蘇軍占據明顯優勢。
2月到4月，克裏木方麵軍曾3次試圖突破德軍防線，均未成功，被迫轉入防禦。但是，方麵軍的戰役部署卻仍按進攻態勢部署，不適於進行防禦。2/3的兵力集中在北部直到基特的突出的弧形陣地上，南部的第一線隻有3個師加上預備隊的兩三個師，不足6個師，兵力薄弱。
針對蘇軍的兵力布置，德軍曼施泰因製訂了代號為“鴇”的作戰計劃。“鴇”計劃的基本企圖是：第30軍以3個師的兵力沿黑海海岸對蘇軍薄弱的南部防線發動出其不意的攻擊，突破防線後迅速向北部蘇軍後方和側翼迂回，會同在北部擔任佯攻任務的德軍第42和羅馬尼亞第7軍圍殲北部蘇軍集團。與此同時，德軍計劃從費奧多西亞派出1個營的兵力，乘突擊艇在蘇軍後方登陸。
1942年5月8日，德軍第11集團軍發起“鴇”作戰行動，航空兵對克裏木方麵軍進行了密集突擊。擔任主攻任務的德軍第30軍首先向蘇軍薄弱的第44集團軍發起攻擊，擔任偷襲任務的德軍也在蘇軍後方登陸成功。第44集團軍由於缺乏充分的準備，沒有建立縱深梯次防禦，防線很快被突破。德軍隨後迅速向北部的蘇軍第47、第51集團軍迂回，企圖合圍北麵的蘇軍。
鑒於局勢嚴重，蘇軍最高統帥部5月10日清晨命令克裏木方麵軍撤至土耳其壁壘，組織頑強的防禦。但是，方麵軍領導沒有執行最高統帥部的命令。
5月11日，最高統帥部責成北高加索方向總司令布瓊尼急速前往克裏木方麵軍司令部所在地刻赤市，整頓該方麵軍軍事委員會，“使用一切防禦手段，一切部隊，空軍和海軍的兵器，不讓敵人向土耳其壁壘以東推進”。由於克裏木方麵軍錯過了時機，推遲兩晝夜才撤退，未能在土耳其壁壘組織起堅強的防禦。
5月13日，土耳其壁壘被突破。
5月14日，德軍突至刻赤城西部和南部。布瓊尼在征得最高統帥部的批準後，被迫下令克裏木方麵軍撤出刻赤半島。15日，德軍占領刻赤半島。5月15至19日，蘇軍一麵反擊德軍的攻擊，一麵橫渡刻赤海峽撤往塔曼半島，幾天內共撤出近12萬人。未及撤出的人員，則留在刻赤半島的許多采石場內堅持戰鬥，最後大都壯烈犧牲。
刻赤半島一戰，在兵力兵器方麵占有很大優勢的蘇軍克裏木方麵軍損失約17.65萬人、347輛坦克、3476門火炮和迫擊炮、400架飛機。這是蘇軍自莫斯科保衛戰勝利以來的第一次嚴重失利。蘇軍最高統帥部對此十分重視，於1942年6月4日專門發出訓令，總結了蘇軍失利的原因。訓令指出：克裏木方麵軍領導“不理解現代戰爭的性質”，是蘇軍失利的基本原因。這突出表現在，他們把各師展開成一線，沒有建立第二、第三梯隊，在敵人突破防線後，未能派出足夠的兵力抗擊敵人，封閉突破口；而且，不顧開闊平原的地形特點，讓全部步兵和炮兵過分接近敵軍；不能有效地組織各集團軍之間、地麵部隊與航空兵之間的協同；撤退時缺乏組織；在戰術上，當德軍對左翼實施主要突擊時，蘇軍不是及時采取有力措施加強右翼，而是消極待戰，結果使德軍輕易突破防線，達成合圍。此外，官僚主義和文牘主義也是蘇軍失利的重要原因。
德軍第11集團軍奪取刻赤半島之後，轉而將全部兵力用於攻打塞瓦斯托波爾，共集結約20.4萬人、450輛坦克、2000多門火炮和迫擊炮以及600架飛機的強大兵力。與駐守塞瓦斯托波爾的蘇軍10.6萬人、600門火炮和迫擊炮、38輛坦克和53架飛機相比，德軍占有明顯優勢。
6月2日至7日，塞瓦斯托波爾遭到德軍地麵及航空炮火的猛烈攻擊。6月7日拂曉，德軍轉入進攻。德軍第54軍從北麵和東北麵對北灣東端實施主要突擊，第30軍從卡馬雷地區越過薩蓮山向塞瓦斯托波爾東南郊實施輔助突擊，羅馬尼亞山地軍在中段進行牽製。頭5天，蘇軍頂住了德軍的瘋狂進攻。由於德軍成功地從海上封鎖了蘇軍的交通補給線，塞瓦斯托波爾守軍的補給日益困難，彈藥日缺，兵力消耗也很大。相反，德軍在得到第17集團軍的加強後，突擊力大大增強。至6月18日，德軍在付出巨大代價後推進到北灣、因克爾曼和薩蓬山等地。6月29日，德軍楔入塞瓦斯托波爾市區。6月30日，蘇軍被迫從堅守8個月之久的塞瓦斯托波爾撤退。
塞瓦斯托波爾的失守，使蘇軍失去了黑海艦隊的主要基地，整個克裏木落入德軍之手。這對蘇軍來說，在相當大的程度上進一步惡化了總的形勢；而對德國來說，自然是有利的，因為這樣就使德軍能騰出1個有作戰能力的集團軍和相當數量的加強兵器。
德軍在刻赤發動進攻後的第5天，即1942年5月12日，蘇軍西南方麵軍在哈爾科夫方向轉入進攻。
德軍當時也正準備進攻，目的是守住哈爾科夫，消除第聶伯羅彼得羅夫斯克地域德軍南翼交通線的危險，並占領北頓涅茨河以西、哈爾科夫東南地區，為爾後渡河東進創造條件。為此，德軍在哈爾科夫地域集結了大量兵力。
蘇軍西南方麵軍的進攻開始時很順利，各突擊集團3天內就突破了德軍第6集團軍的防禦，在哈爾科夫以北推進18～25公裏，以南推進25～50公裏，德軍第6集團軍處境危急。蘇軍如將快速兵團及時投入突破口，即可迅速擴大戰果。但是，西南方麵軍領導被所謂茲米約夫地域有德軍坦克重兵集團的情報所迷惑，直到17日才將各坦克軍投入戰鬥，延誤了戰機。德軍得以從容調集援軍，封閉突破口，並在後方組織起頑強的防禦，蘇軍進攻速度銳減。
5月17日晨，德軍“克萊斯特”集群以15個師的兵力，在斯拉維揚斯克、克拉馬托爾斯克地區轉入反攻。這一情況完全出乎蘇第9集團軍和整個南方麵軍的預料。經過一晝夜激戰，德軍突破了第9集團軍防線，向前推進20公裏，很快對第57集團軍和從南麵進攻哈爾科夫的西南方麵軍突擊集群的後方構成威脅。西南方麵軍軍事委員會對這一嚴重威脅，沒有給予應有的重視，蘇軍最高統帥部也未能認清形勢，沒有接受蘇軍總參謀長華西列夫斯基提出的立即停止對哈爾科夫進攻、以消除來自南麵的威脅的建議。
5月18日，西南方麵軍的形勢急劇惡化，華西列夫斯基再次建議停止進攻，抽調巴爾文科沃突擊集團的主要兵力肅清楔入之敵，恢複第9集團軍的態勢，但再次遭到最高統帥部的拒絕。
5月19日，情況更趨惡化。直至下午德軍楔入蘇軍後方、企圖在巴爾文科沃突出部合圍蘇軍時，蘇軍才下令停止對哈爾科夫的進攻，調轉南部集團對付楔入的敵人，但是為時已晚。此時，德軍已重創第9集團軍，並將其趕過了頓涅茨河。隨後，德軍“克萊斯特”集群和第6集團軍迅猛楔入蘇軍第6、第57集團軍和博布金將軍的集團軍戰役集群後方。23日，在巴拉克列亞以南10公裏地域會合，合圍了這些蘇軍。與此同時，德軍還加強了在沃爾昌斯克方向的突擊，並成功地合圍了蘇軍第28集團軍。
為了打破德軍的合圍，西南方向指揮部指令第38集團軍從外部實施突擊，但沒有多大成效。被圍蘇軍除小部突圍成功外，大部堅持到29日被殲。
此戰是蘇軍自刻赤失敗後遭到的一次更為慘重的失敗。蘇軍犧牲和被俘達23萬人，損失坦克755輛、火炮和迫擊炮5000多門。西南方麵軍副司令員科斯堅科中將等眾多高級將領陣亡，而德軍僅損失2萬人。
蘇軍在刻赤、哈爾科夫的失利，使蘇德戰場南翼的形勢和力量對比發生了有利於德軍的急劇變化。德軍不僅守住了哈爾科夫，而且消除了蘇軍對第聶伯羅彼得羅夫斯克地域德軍南翼交通線的直接威脅，占領了北頓涅茨河以西、哈爾科夫東南地區，戰役態勢十分有利，重新奪得了主動權，並為夏季進攻創造了十分有利的條件。
相反，一度處於主動的蘇軍不僅沒有奪得哈爾科夫，而且還被迫放棄了那些對夏季戰役十分有用的重要地域和登陸場，兵力損失也很大。蘇軍在列寧格勒附近和傑米揚斯克地域的作戰行動，以及西方向的作戰行動也沒有成功。這樣，蘇德戰場的整個局勢至6月底發生了不利於蘇軍的急劇變化，戰略主動權重又落到德軍手中。蘇軍隻好轉入戰略防禦。
2.德軍的夏季進攻
德軍統帥部在1942年春季奪得蘇德戰場的戰略主動權後，決心利用有利形勢加緊進行夏季進攻的準備，並於6月初製訂了為在蘇德戰場南翼發動攻勢而首先采取的兩個大規模進攻戰役計劃，即沃羅涅日進攻戰役和坎捷米羅夫卡進攻戰役，統稱“藍色”行動。此時，蘇德戰場南翼已移至奧廖爾以東、沃羅涅日、米列羅沃、羅斯托夫，以及亞速海東岸一線。
沃羅涅日戰役，預定在向心方向實施兩個突擊：一個從庫爾斯克東北地域向沃羅涅日突擊（代號“藍色1號”），另一個從沃爾昌斯克向奧斯特羅戈日斯克方向實施突擊（代號“藍色2號”）。德軍企圖通過此役粉碎沃羅涅日方向上防禦的蘇軍集團，將其圍殲於舊奧斯科爾以西地域，前出到沃羅涅日至新卡利瓦特地段的頓河一線，並在頓河東岸占領登陸場。坎捷米羅夫卡戰役（代號“藍色3號”，亦稱“克勞塞維茨”行動），則預定在德軍推進到沃羅涅日地域以後開始。
根據製訂的計劃，德軍實施第一個戰役的突擊集團於6月下半月在庫爾斯克東北地域和哈爾科夫東北地域基本完成集結和展開。與此同時，在頓巴斯也開始集結兵力，準備實施第二個戰役。為了保證夏季進攻戰役的順利實施，德軍統帥部從德國、法國以及蘇德戰場其他方向抽調約29個師的兵力加強沃羅涅日方向的突擊力量。
這樣，德軍南方集團軍群的集團軍總數增加到8個。此外，羅馬尼亞第3集團軍也正在向烏克蘭調動。
為適應在西南方向實施重點進攻的需要，德軍統帥部在夏季進攻前夕，對德軍東線部隊的指揮結構進行了調整。德軍南方集團軍群被分為B、A兩個集團軍群：B集團軍群由博克元帥指揮，下轄德軍第4裝甲集團軍，第2、第6集團軍和匈牙利第2集團軍；A集團軍群由利斯特元帥指揮，下轄德軍第21裝甲集團軍、第17和第11集團軍，以及意大利第8集團軍。這次改編於7月上旬最後完成。在B集團軍群中又建立了由德軍第2集團軍、第4裝甲集團軍和匈牙利第2集團軍組成的“魏克斯”集團軍級集群。
截至1942年6月底，德軍在蘇德戰場的兵力總共達11個野戰集團軍、4個裝甲集團軍、3個戰役集群，共計230個師又16個旅，共560餘萬人、9000多門火炮和迫擊炮、3700輛坦克和強擊火炮、3200餘架作戰飛機。德軍最大的重兵集團A、B兩個集團軍群，配置在蘇德戰場西南方向。這裏展開了當時德軍在蘇德戰場上的37%以上的步兵兵團和騎兵兵團，53%左右的裝甲和摩托化部隊。這兩個集團軍群的編成內共97個師90萬人、1200輛坦克和強擊火炮、1.7萬餘門火炮和迫擊炮、1640架作戰飛機。與德軍這些部隊相對峙的蘇軍，在人員和坦克的數量上與德軍大致相等，但飛機、火炮較德軍落後。
蘇軍經過5月和6月的數次戰役後，尚未獲得時間進行補充休整和調整部署。6月底，蘇軍在蘇德戰場北段和中段的部署基本未變，南翼較之5月初稍有變動。蘇軍撤銷了西方向、西南方向、北高加索方向指揮部，布良斯克方麵軍、西南方麵軍和南方麵軍改由蘇軍最高統帥部直接指揮。布良斯克方麵軍、西南方麵軍和南方麵軍的任務是固守現有陣地，在沃羅涅日、斯大林格勒和高加索方向組織防禦。新組建的高加索方麵軍負責掩護亞速海和黑海東岸。西方向和西北方向的蘇軍部隊，基本任務是改善現有態勢，牽製德軍兵力。
6月28日，德軍發起侵蘇戰爭第二年的夏季進攻。德軍B集團軍群的“魏克斯”集群向蘇軍布良斯克方麵軍左翼突擊，從蘇軍第13集團軍和第40集團軍的接合部突破了蘇軍防禦。6月30日，德軍第6集團軍從沃爾昌斯克地域發起進攻，突破了蘇軍第21、第28集團軍的防禦。到7月2日，德軍突破蘇軍布良斯克方麵軍左翼和西南方麵軍右翼的防禦，並向縱深推進約80公裏，給蘇軍造成了前出頓河、占領沃羅涅日的威脅。
為阻止德軍進攻，蘇軍最高統帥部將大本營預備隊中的3個集團軍調至頓河地區，並將新編第5裝甲集團軍集中到北麵的耶列茨地區，對進攻沃羅涅日的德軍集團後方和側翼實施反突擊。蘇軍第5裝甲集團軍的反突擊，迫使德軍統帥部將沃羅涅日地域的突擊集團分兵北調，從而削弱了德軍對沃羅涅日的進攻。蘇軍的反突擊措施，雖然降低了德軍的推進速度，但德軍仍於7月6日楔入沃羅涅日。
為便於指揮在沃羅涅日方向作戰的部隊，蘇軍最高統帥部於7月7日將布良斯克方麵軍左翼各集團軍編為沃羅涅日方麵軍，並賦予其肅清頓河東岸德軍並扼守東岸的任務。此時，德軍向沃羅涅日方向的進攻雖被製止，但這個方向的形勢仍十分危急。布良斯克方麵軍和西南方麵軍的防禦地帶正麵約300公裏、縱深150～170公裏被德軍突破，德軍已前出到頓河，並在沃羅涅日以西強渡了該河，由北向南對蘇軍西南方麵軍右翼實施深遠迂回，從而對西南方麵軍和南方麵軍後方構成極大威脅。
德軍統帥部決定沿向心方向分兩路向坎捷米羅夫卡實施突擊。7月7日，德軍A集團軍群第1裝甲集團軍展開進攻，防守頓巴斯的蘇軍南方麵軍右翼和中央的部隊有組織地向東南實施後撤。同日，德軍第6集團軍強渡黑卡利特瓦河，向東南發起進攻。至7月11日，進入頓河大彎曲部，從東北和東麵包圍了蘇軍西南方麵軍主力。蘇軍被迫在坎捷米羅夫卡以南和西南苦戰。由於駐卡拉奇的西南方麵軍指揮部從7月7日起同所屬部隊大部失去聯係，蘇軍統帥部決定西南方麵軍中央和左翼部隊轉隸南方麵軍。
德軍前出頓河中遊後，希特勒命令第4裝甲集團軍轉隸A集團軍群，從斯大林格勒方向轉向羅斯托夫方向推進，以便對蘇軍南方麵軍實施更大合圍。至7月15日，德軍第4裝甲集團軍先頭部隊已前出到莫羅佐夫斯克和米列羅沃地域，德軍第1裝甲集團軍先頭部隊則前出到卡緬斯克地域，蘇軍南方麵軍在頓河西岸的情況日益嚴重。為免遭合圍，蘇軍統帥部決定將南方麵軍從頓巴斯撤過頓河，協同北高加索方麵軍部分兵力在上庫爾莫亞爾斯卡亞至巴加耶夫斯卡亞一帶的頓河東岸，以及羅斯托夫以北接近地組織防禦。7月15日，蘇軍南方麵軍開始後撤，7月23日，德軍第1裝甲集團軍楔入羅斯托夫，守衛該市的蘇軍第56集團軍退至頓河東岸。至24日，南方麵軍主力已撤至頓河東岸。
6月28日至7月24日，蘇軍在沃羅涅日方向和頓巴斯進行的防禦戰役以失利告終，防禦部隊在德軍突擊下被迫後退150至400公裏。德軍突破布良斯克方麵軍和西南方麵軍的防禦後，推進到頓河大彎曲部，攻占了重要戰略據點羅斯托夫，強渡了頓河下遊，從而對斯大林格勒和北高加索構成直接威脅。蘇軍最高統帥部對德軍1942年夏季攻勢主要突擊方向判斷失誤，又無法及時調整部署做好防禦準備，結果遭到失利。但是，德軍合圍並殲滅蘇軍西南方麵軍和南方麵軍的基本目的並未達到。蘇軍經過頑強抵抗，被迫後撤，隨後進行了具有重大意義的斯大林格勒會戰，以及高加索會戰。
3.斯大林格勒會戰
蘇軍士兵冒著炮火出擊1942年春至1942年7月，蘇軍在哈爾科夫戰役和克裏木戰役中的失利，使德軍憑借其在西南方向的優勢兵力向斯大林格勒方向和高加索方向迅速發起進攻。蘇軍在抵抗失敗後，忍痛放棄了在經濟上和戰略上都具有重要意義的南部地區，退至伏爾加河和高加索山前地帶。德軍於7月中旬以前前出到頓河大彎曲部，威逼斯大林格勒附近的伏爾加河。於是，一次規模宏大的決定性會戰，斯大林格勒保衛戰拉開了帷幕。
斯大林格勒位於伏爾加河下遊西岸、頓河大彎曲部以東約60公裏處，是蘇聯歐洲部分東南部的政治、經濟和文化中心，鐵路和內河運輸樞紐、歐亞兩洲的咽喉，也是蘇聯重要的軍事工業基地，在軍事上具有重要的戰略意義。戰前人口約60萬。斯大林格勒以西、以南為廣闊的頓河下遊地區、庫爾班河流域和高加索，這些地區是蘇聯糧食、石油和煤炭的主要產區。
1941年烏克蘭被德軍占領後，斯大林格勒便成為蘇聯中央地區通往南方重要區域的唯一交通線的咽喉，戰略地位更趨重要。斯大林格勒市區沿伏爾加河西岸延伸，呈狹長形，地勢起伏不平，市內有許多高大建築。城西近郊地勢較高，城東河岸陡峭，城南多長條形湖泊。市區附近的伏爾加河河寬1～2公裏，水深3～24米。
德軍的戰略企圖是：集中主力於蘇德戰場南翼，迅速攻占高加索和斯大林格勒，占領巴庫和伏爾加河下遊地區，奪取豐富的石油資源、糧食和工業設施，爾後北取莫斯科，南出波斯灣。德軍最初將主力集中在高加索方向，企圖首先以斯大林格勒方向上的進攻行動保障對高加索的突擊。
德A集團軍群越向高加索推進，斯大林格勒地域的戰鬥對其後方的威脅也越大。陷入斯大林格勒的作戰後，德軍甚至想作短時間的擺脫都不可能，哪怕想在這裏轉入防禦也不行了。對德軍來說，擺脫當前困境的唯一出路就是，擊潰蘇軍，奪取斯大林格勒地域。不解決這兩個問題，要想穩定南方法西斯德軍的整個戰略戰線，尤其是保障高加索方向，是不可能的。
由於防守斯大林格勒方向的蘇軍頑強作戰，打亂了希特勒的計劃，迫使其將主力轉移至斯大林格勒方向進行決戰，從而使這一方向很快就從輔助的地位變成了整個蘇德戰場上具有決定意義的方向。
蘇軍最高統帥部正確分析了形勢，決心在蘇德戰場南翼組織堅強防禦，阻止德軍進攻，堅守斯大林格勒，逐步消耗德軍突擊集團，為組訓和調遣預備隊贏得必要的時間，在條件具備時，即轉入反攻，以殲滅德軍重兵集團，扭轉整個蘇德戰場的形勢。
德軍統帥部最初指定由B集團軍群的第6集團軍和第4裝甲集團軍擔任斯大林格勒方向的突擊任務。但是，當B集團軍群前出到頓河大彎曲部後，希特勒認為斯大林格勒方向無須用那麼多兵力，遂命令第4裝甲集團軍從斯大林格勒方向南下，轉隸A集團軍群，以便向羅斯托夫發起進攻。為使第6集團軍集中最大限度的兵力進攻斯大林格勒，又向B集團軍群調撥了意大利第8集團軍，該集團軍前出到頓河沿岸，在頓河西岸的巴甫洛夫斯克至韋辛斯卡亞地段展開。在斯大林格勒方向擔任空中支援任務的是得到德軍第8航空軍加強的第4航空隊部分兵力。這樣，截至7月17日，在斯大林格勒方向進攻的德軍部隊計有實力較強的德軍第6集團軍的14個師（約27萬人）、3000門火炮和迫擊炮、近500輛坦克和1200架飛機。
為了建立新的防線，蘇軍從縱深前出後，從行進間就地占領了沒有構築防禦設施的陣地。斯大林格勒方向的大多數部隊都是新建部隊，又非常缺乏殲擊航空兵、反坦克和防空火器，許多師彈藥不足。
鑒於斯大林格勒方向所形成的獨立性和雙方在這裏已集結大量兵力，為便於統一指揮防禦部隊抗擊德軍進攻，蘇軍最高統帥部遂於7月12日決定在西南方麵軍原有基礎上組建斯大林格勒方麵軍，擔負斯大林格勒方向的防禦任務。鐵木辛哥元帥被任命為方麵軍司令員（7月22日起，方麵軍司令員改為戈爾多夫中將）。
實際上，到7月17日，在德軍第6集團軍當麵對峙的主要是蘇軍第62、第63集團軍的12個師約16萬人、2200門火炮和迫擊炮、約400輛坦克和454架飛機。此外，蘇軍遠程轟炸航空兵和國土防空軍殲擊航空兵可提供一定的空中支援。
斯大林格勒方麵軍的任務是：（1）固守巴甫洛夫斯克至上庫爾莫亞爾斯卡亞一線，阻止德軍向伏爾加河推進，消耗、削弱德軍的有生力量；（2）堅決守住斯大林格勒，鉗製德軍突擊集團主力，為爾後轉入反攻殲滅德軍重兵集團創造條件。鑒於要以有限兵力防守很長的防線，方麵軍決心集中主力於左翼的頓河大彎曲部，並掌握強大的戰役預備隊，準備適時向西南和西方實施強大的反突擊，粉碎德軍進攻。
為了保衛斯大林格勒及其市區，蘇軍在頓河與伏爾加河之間還構築了4道防禦地帶（防禦圍廓），即外層圍廓、中層圍廓、內層圍廓和市區圍廓。會戰開始前，盡管這些圍廓的工程僅完成40%至50%，但仍對城市防禦起到不小的作用。18萬餘名斯大林格勒居民參加了防禦圍廊和方麵軍機場的修建。
斯大林格勒城防委員會和州黨委，采取多種措施加強民兵和城市消防，組織了由工人、農民組成的許多民兵營。
蘇軍統帥部采取的措施，改善了斯大林格勒方向的形勢，消除了德軍突然衝至伏爾加河的威脅。
為攻占斯大林格勒，德軍第6集團軍司令決定：對斯大林格勒市中心實施兩路突擊，即以4個師的兵力從亞曆山大羅夫斯克地域向東，以3個師的兵力從薩多瓦亞車站地域向東北，分別實施突擊，分割蘇軍防線。斯大林格勒西北和以南的其餘德軍部隊，則采取牽製行動。
截至9月12日，蘇軍斯大林格勒方麵軍有6個集團軍防守從巴甫洛夫斯克到耶爾佐夫卡一線；東南方麵軍有4個集團軍防守斯大林格勒市區和南部的湖泊地帶。
9月13日，德軍第6集團軍開始對市區中部大舉進攻。從9月13日到26日，德軍向市中心的第62集團軍所屬部隊反複發動衝擊。9月14日，德軍進攻馬馬耶夫崗和及號火車站，在不到4公裏寬的正麵集中了4個師。1號火車站的爭奪持續一周之久，反複易手13次。截至26日，德軍以慘重代價在一個寬約10公裏的地段擊退蘇軍，占領了市中心區一部和城市南部，從庫波羅斯諾耶地域前出到伏爾加河岸，切斷了蘇軍第62集團軍與第64集團軍的聯係。
9月28日，斯大林格勒方麵軍改稱頓河方麵軍，東南方麵軍改稱斯大林格勒方麵軍。
10月27日，經補充後的德軍開始發動第二次大規模強攻，主要突擊指向在北部工廠區和奧爾洛夫卡地域防禦的蘇軍部隊。結果，雙方在這裏形成膠著狀態，展開了反複爭奪戰。10月14日和11月11日，德軍先後攻占了拖拉機廠和“街壘”工廠南部，並從這兩處突至伏爾加河河岸。蘇軍第62集團軍被分割成3個孤立部分，但在市區仍固守著3個登陸場，麵積分別為14平方公裏、1.28平方公裏和1平方公裏。第62集團軍依托這3塊被分割的陣地，頑強死守，阻止德軍進攻，一直堅持到防禦戰結束。
德軍為攻占斯大林格勒，僅10月份就向斯大林格勒地域增調約20萬人、近90個炮兵營（5萬人和1000多門火炮）、約40個受過專門攻城訓練的工兵營。在蘇軍第62集團軍的防禦正麵上，德軍主要突擊兵團達8個師，約9萬人，並配備有300餘輛坦克。德軍不但實施猛烈的地麵進攻，而且對斯大林格勒進行了大規模空襲。在市區爭奪的67天中，德軍共出動飛機7萬餘架次，平均每晝夜1000至1500架次以上。蘇軍航空兵在市區戰鬥期間，共出動飛機4.5萬餘架次，平均每晝夜670餘架次。
蘇軍為增加城防兵力，確保第62集團軍不斷得到新銳部隊補充，以便長久地與德軍反複爭奪，從9月14日至10月16日的33天中，陸續向市區增派了10個步兵師、2個坦克師和1個步兵旅。伏爾加河區艦隊在從伏爾加河東岸向斯大林格勒運送人員、彈藥和糧食方麵發揮了重要作用。區艦隊的艦艇經常在德軍炮兵和航空兵的襲擊下渡過伏爾加河，把數萬名戰士和數萬噸物資送到斯大林格勒。區艦隊的渡河拖船、渡輪和裝甲艇，在保衛斯大林格勒市期間，共完成約3.5萬次航行。
9月中旬至10月4日，蘇軍先後在城北以及城南湖泊之間陣地發起反攻，迫使德軍不斷從突擊斯大林格勒的部隊抽調兵力應付蘇軍的這些突擊。為減輕德軍對斯大林格勒市區的壓力，蘇軍頓河方麵軍突擊隊於10月19日從斯大林格勒以北轉入進攻。10月25日，第64集團軍也從南邊對德軍側翼實施反突擊。這一係列攻勢行動有效地改善了第62集團軍的困難處境。朱可夫元帥在其回憶錄中指出：斯大林格勒以北蘇軍地麵部隊和航空兵的作戰行動，對第62、第64集團軍固守斯大林格勒給予了不可估量的幫助。
到1942年11月18日，斯大林格勒會戰的防禦階段共持續4個月。德軍先後調來50多個師的兵力，但始終未能實現其戰略企圖。德軍在奪取斯大林格勒的作戰中遭受巨大損失，死傷近70萬人，損失火炮和迫擊炮2000多門、坦克和強擊炮1000多輛、戰鬥機和運輸機1400多架。德軍完全被蘇軍鉗製在斯大林格勒城下，陷入被蘇軍半包圍的態勢。在這種形勢下，蘇軍已悄悄地完成大反攻的準備。
蘇軍最高統帥部規定了1942年底至1943年初的戰略任務：徹底改變蘇德戰爭進程，解放南方重要工農業地區，粉碎德軍對列寧格勒的封鎖，穩定莫斯科—斯摩棱斯克方向。鑒於德軍並未耗盡其全部進攻力量，蘇軍最高統帥部決定逐次消滅德軍集團，首先消滅伏爾加河與頓河之間的德軍重兵集團，進而擊潰德軍在南翼的全部軍隊。
蘇軍大本營和總參謀部從1942年9月起即開始擬製由3個方麵軍實施的圍殲斯大林格勒地域德軍的反攻計劃。11月13日，蘇軍統帥部批準代號為“颶風”的反攻計劃。計劃總企圖是，利用蘇軍對德軍第6集團軍和第4裝甲集團軍所形成的有利包圍態勢，以3個方麵軍對德軍兩翼實施突擊，合圍德軍，爾後消滅伏爾加河與頓河之間的德軍主力。
截至反攻開始前，蘇軍在斯大林格勒方向共展開3個方麵軍：即西南方麵軍、斯大林格勒方麵軍和頓河方麵軍，總兵力達110餘萬人，火炮和迫擊炮1.55萬門，坦克1500輛，作戰飛機1300餘架。
轉入反攻的日期規定為：西南方麵軍和頓河方麵軍11月19日，斯大林格勒方麵軍11月20日。這是因為，各方麵軍突擊集團必須同時抵達卡拉奇和蘇維埃茨基地域。西南方麵軍的突擊集團應在3晝夜內向前推進110～140公裏，斯大林格勒方麵軍應在2晝夜內向前推進90公裏。
為了牽製蘇德戰場其他地段的德軍，使德軍不能在蘇軍反攻期間向斯大林格勒方向調遣兵力，蘇軍最高統帥部決定於11月下半月和12月，以加裏寧方麵軍部分兵力在大盧基方向展開進攻，以西方麵軍的軍隊在加裏寧方麵軍部隊協同下，對爾熱夫和維亞茲馬的德軍實施突擊，以外高加索方麵軍的軍隊向莫茲多克方向進攻。
11月19日拂曉，在持續80分鍾的炮火準備後，蘇軍西南方麵軍以及頓河方麵軍右翼部隊開始突擊，揭開了反攻的序幕。蘇軍主要突擊首先指向戰鬥力較弱的羅馬尼亞第3集團軍。在蘇軍第5坦克集團軍和第21集團軍突破羅馬尼亞軍隊防禦後，配置在羅軍後方的德軍企圖以強大的反突擊阻止蘇軍前進，但被蘇軍粉碎。在達成對羅馬尼亞第3集團軍的突破後，蘇軍即快速向縱深推進。到日終時，進入突破口的蘇軍各部隊已向德軍縱深推進30～35公裏，並繼續向卡拉奇推進。作戰第一天，蘇軍頓河方麵軍隻有第65集團軍參戰。該集團軍切斷了德軍從頓河小彎曲部向西的退路，楔入德軍防禦縱深3～5公裏。11月23日，西南方麵軍所屬第5坦克集團軍第26坦克軍和第21集團軍的第4坦克軍，攻占了頓河東岸重要支撐點卡拉奇。11月24日，西南方麵軍圍殲了被圍在拉斯波品斯卡亞地域的羅馬尼亞集團。
11月20日，斯大林格勒方麵軍第51、第57集團軍以及第64集團軍左翼部隊在斯大林格勒以南轉入反攻，當日突破德軍防禦。第51集團軍的第4機械化軍，於11月22日前出到蘇維埃茨基。23日，該機械化軍與西南方麵軍第4坦克軍在卡拉奇和蘇維埃茨基會合，合圍了斯大林格勒附近德軍集團的基本兵力（德軍第6集團軍以及第4裝甲集團軍一部），共計22個師，約33萬人。蘇軍很快構成了綿亙的合圍對內正麵。11月24日，頓河方麵軍和斯大林格勒方麵軍向被圍在斯大林格勒附近的德軍集團展開進攻。
為加強合圍對外正麵上的兵力，蘇軍開始調整部署。從11月24日到30日，蘇軍航空兵在斯大林格勒地域共出動飛機5760餘架次，平均每晝夜824架次，比德軍出動架次多4倍，並取得了製空權。到11月30日日終前，德軍被壓縮在方圓不到1500平方公裏（東西40公裏，南北30至40公裏）的地域內。在此期間，蘇軍西南方麵軍和斯大林格勒方麵軍成功地擊退了德軍新建的“霍利德”戰役集群的突擊，並沿克裏瓦亞河、奇爾河、頓河、科捷爾尼科沃以北之線組成了寬達500餘公裏的合圍的對外正麵。
蘇軍統帥部企圖於12月初即對被圍德軍進行割裂、殲滅，由於準備不夠充分，加之德軍收縮了戰鬥隊形，並利用了蘇軍1942年夏季構築的工事，2個方麵軍圍殲德軍的企圖沒有成功。因此，蘇軍最高統帥部命令合圍對內正麵的蘇軍暫停進攻，著手進行進一步的周密準備。
德軍統帥部為解救其被圍集團和恢複斯大林格勒附近的原有態勢，決定在科捷爾尼科沃和托爾莫辛地域集結新銳部隊，並向斯大林格勒實施突擊，突破蘇軍合圍的對外正麵，解救其第6集團軍和第4坦克集團軍，然後恢複頓河防線。
為此，德軍統帥部於11月初將在合圍圈對外正麵作戰的德軍改編為頓河集團軍群（司令為曼施泰因元帥），並從德、法和蘇德戰場其他方向抽調部隊加強該集群。頓河集團軍群下轄“霍利德”戰役集群（由德軍第17軍及5個德軍師、5個羅馬尼亞師編成）、羅馬尼亞第3集團軍殘部、“霍特”戰役集群（由重新組建的德軍第4裝甲集團軍和羅馬尼亞第4集團軍組成）。被圍在斯大林格勒附近的德軍第6集團軍名義上也歸頓河集團軍群指揮，但實際上由希特勒直接控製。頓河集團軍群司令部是在德中央集團軍群第11集團軍司令部基礎上建立的。
頓河集團軍群在韋慎斯卡亞至馬內奇河的600公裏戰線上共展開30個師（不包括被圍困在斯大林格勒附近的集團），其中有6個裝甲師和1個機械化師。這些部隊嚴重缺員，戰鬥力很差。蘇軍攻占卡拉奇以後，切斷了德軍向斯大林格勒地域被圍部隊運送補給的主要通路，德第6集團軍唯有依賴空運勉強維持。但希特勒仍下令第6集團軍死守斯大林格勒，不得撤退。
在希特勒的嚴令下，德軍計劃從托爾莫辛地域和科捷爾尼科沃地域這兩個方向對蘇軍實施突擊，但由於缺少足夠的預備隊同時組建2個突擊集團，以及蘇軍在合圍對外正麵的積極作戰，德軍無法實現這一意圖。於是，12月12日，德軍“霍特”集群不待托爾莫辛突擊集團集結完畢，就沿科捷爾尼科沃通往斯大林格勒的鐵路轉入進攻，突擊沿140公裏正麵上防守的蘇軍第51集團軍，企圖解救被圍困在斯大林格勒附近的德軍集團。前2天的進攻，德軍在一個狹小地段上突破蘇軍防禦，並楔入縱深40公裏。