1月13日，戰役第一階段的任務已經完成，德軍防線的西麵突出部已被切斷。第65集團軍連續作戰，繼續向東突擊，直接進攻古姆拉克、戈洛季謝、“街壘”工廠。也就是說，第65集團軍將和第66集團軍一起，共同殲滅被圍的北部集團。從西部和西南部發起進攻的3個集團軍在這一天已推進到羅素什卡河德軍的第二道防線。
德軍士兵和軍官在零下二三十攝氏度的草原上，在狂風暴雪和蘇軍炮火的襲擊下，放棄陣地，繳械投降。羅索什卡河的德軍防線阻擋不住蘇聯紅軍的進攻，蘇軍邊戰鬥邊強渡過河。
1月13日淩晨，第65集團軍坦克獨立第91旅在參加了攻克卡爾波夫卡的戰鬥後，來到新阿列克謝耶夫斯基村集中。旅長雅庫鮑夫斯基突然聽說在一個國營農場附近有一個飛機場。他立即派人到集團軍司令部去送情報。
集團軍司令部下令，必須完整地把敵軍航空技術裝備保存起來。
這個飛機場對德軍有特別重要的意義，是希特勒統帥部還能借以和保盧斯集團保持聯係並補充彈藥和糧食的唯一據點。
遠遠看去，機場像是一個很大的螞蟻窩。幾百架飛機、汽車、高射炮，還有帶有紅十字的大帳篷，密密麻麻地擺在機場上，不斷有飛機在起落。
雅庫鮑夫斯基決定，封鎖從斯大林格勒方向進入機場的所有道路。隻對運送德軍傷病員的汽車和其他非戰鬥車輛放行。當坦克和裝甲運輸車進入機場時，蘇軍要進行射擊。對飛機也一樣，對降落的不阻攔，但不準起飛。
14日淩晨，近衛第207師、步兵第23師和第304師先遣隊也趕到了。
偵察工作進行得很順利，這裏有大約兩個團的德國兵，他們都是由一些撤退下來的分隊匆匆編成的，一群烏合之眾而已。
拂曉，第23師先攻占了機場附近高地，消滅了敵軍掩護部隊。第65集團軍觀察所也移到了剛占領的高地上。
兩個團發起衝鋒，一個團實行迂回包圍。
白刃戰在機場各處展開。200多架飛機、300輛汽車、23輛坦克和500名俘虜成了紅軍的戰利品。
保盧斯投入相當雄厚的兵力反撲，企圖奪回，但最後潰退了。
在同一天，第66集團軍步兵第214師向南推進並到達皮托姆尼克機場附近。由於喪失了從大羅索什卡到阿列克謝耶夫斯基一線的強大支撐點，德軍要想守住皮托姆尼克機場，已無能為力。1月14日夜，該師占領了這個機場。
戰役開始時分別從西和西北方向突擊的第65集團軍和第24集團軍，1月15日早晨在皮托姆尼克機場會師。
第62和第64集團軍在包圍地區的東北部繼續積極進攻，把德軍力量牽製在斯大林格勒，使其不能把部隊調往蘇軍主力作戰的包圍圈西部。
德軍第6集團軍司令部在它的第二道防線東邊古姆拉克。蘇軍尚未突破第二道防線時，德軍司令部就急忙再次銷毀文件和軍用物資，隻準備帶些急需的東西。司令部撤退時，隻乘著幾輛幸存的汽車。在路上，他們看到的，再不是邁著整齊步伐的神氣十足的行列，麵黃饑瘦的人們像幽靈一樣移動。在古姆拉克火車站，一大群傷員拚命往東逃跑。醫院裏留下的都是些重傷員和快要咽氣的病人。保盧斯命令主治醫生“把醫院留給俄國人”。缺乏運輸工具，疏散不可能，治愈無希望。保盧斯顧不得他們了。在醫院的外邊，一堆堆德國兵的屍體像圓木一樣垛起來。看護兵們沒有力量在凍得如石頭般的地上挖坑，也沒有炸藥把地麵炸開，無處掩埋——這就是希特勒的炮灰們的下場。
第6集團軍司令部遷到了離城更近的地方，那裏駐守著步兵第71師。在深溝的陡峭斜坡上構築有很多掩蔽部。
1月17日晚，第64、57、21和24集團軍分別推進到斯大林格勒的接近地，占領了大羅索什卡、岡恰拉村和沃羅波諾沃一線。德軍被包圍在一個東西20英裏、南北30英裏、周長110英裏的包圍圈內，蘇軍各部隊已緊緊靠近市內築壘區圍廓。
戰役第二階段至此結束。
在此之前兩天，1月15日，頓河方麵軍司令員羅科索夫斯基中將晉升為上將。
1月18日，大本營代表沃羅諾夫上將晉升為炮兵元帥。同一天，在朱可夫和伏羅希洛夫指揮下，德軍對列寧格勒6個月的封鎖被打破，朱可夫晉升為蘇聯元帥。
蘇軍的強大攻勢使絕大多數被圍的德國士兵看到了自己可能要麵臨的悲慘結局。一個德國士兵說：“怕是一隻耗子也難逃脫了。”
為了防止士兵逃跑和投降，一些軍官住進了士兵的地窖，加強對士兵的監視。
保盧斯也發出了命令，嚇唬自己的部下：
最近以來，俄國人不止一次地想同集團軍及其下屬部隊談判，目的是想通過談判來削弱我們的抵抗意誌。我們都知道，如果部隊停止抵抗，我們將受到什麼樣的威脅。我們中的大部分人不是被敵人槍斃，就是在西伯利亞可恥的俘虜營中餓死、凍死或者被折磨死。有一點是清楚的：誰要是投降，誰將永遠看不見自己的親人。我們的出路隻有一條：在嚴寒和饑餓中打盡最後一顆子彈，戰鬥到最後一息。因此，一切談判都應拒絕，不予理睬，用火力趕走他們的使者。在其他方麵，我們將寄希望於正在趕來營救的部隊。
對他的部下，保盧斯雖然這樣說，但對眼前的現實卻不免憂心忡忡。嚇唬下級、欺騙下級，給下級編織幻想的花環是他思想的一麵，而且是虛假的一麵。真實的一麵是，他自己的抵抗意誌也已進一步削弱。1月20日，他向集團軍群指揮部和統帥部報告：
由於糧食、燃料和彈藥發生了災難性的困難，部隊戰鬥力急速下降。現在有1.6萬名傷員得不到任何護理。除在伏爾加河前線作戰的部隊外，其他部隊既沒有構築好的陣地，也沒有住所和木柴。精神瓦解的嚴重征兆出現了。我再次請求給予行動自由。趁現在還有繼續戰鬥的可能，就繼續抵抗下去；如果沒有可能，就停止那些不可能再進行的戰鬥，這樣可以保障傷員得到護理，防止我軍的徹底瓦解。
希特勒的答複幾乎和他1月9日的答複一模一樣。“投降是不允許的。部隊應執行自己的曆史任務。要抵抗到最後一刻，以便促進在羅斯托夫及其北麵建立起新的戰線以及高加索集團軍群撤出。”
希特勒是個天才。他能把最壞的事說成最好的，把失敗說成勝利，把臨近死亡說成是新生命的開始。至於能否在羅斯托夫及其北麵建立起新的戰線並把高加索軍群撤出來，並不完全取決於希特勒的意願。戰爭是希特勒挑起的。戰爭初期，他確實在不斷滿足著自己的願望。然而，戰爭如何打法，永遠不是一廂情願的事。對羅斯托夫，對北高加索，當蘇聯幾個集團軍把斯大林格勒緊緊圍起來時，當“指環戰役”正進行時，當“小土星”戰役把曼施坦因趕得遠遠的時候，斯大林和他的最高統帥部已經在進行新的籌劃。
庫爾斯克會戰，朱可夫和華西列夫斯基都參加指揮了這一會戰。斯大林說：“如果說斯大林格勒會戰預示著德國法西斯軍隊的衰落，那麼庫爾斯克會戰則使它麵臨滅頂之災。”莫斯科第一次鳴放禮炮和放煙火慶祝庫爾斯克的勝利，這時已是1943年夏。
希特勒在1942年12月讓A集團軍群從高加索撤退。但是在1943年2月，蘇聯北高加索方麵軍和南高加索方麵軍一起粉碎了德軍北高加索集團撤向羅斯托夫的企圖。
德高加索集團的主力部隊已不能從羅斯托夫撤退，出路隻有克拉斯達諾爾到塔曼半島這個方向。2月12日，北高加索的大型工業和行政中心——克拉斯達諾爾解放了。
2月14日，頓河岸邊的著名城市羅斯托夫被解放。德國侵略者幾乎全部被趕出高加索。
這樣，從1942年末到1943年初，蘇軍把德軍往西擊退了六七百公裏，肅清了48萬平方公裏領土上的敵人，數百萬蘇聯人民得到了解放。希特勒奪取這一富饒地區的石油、煤炭和糧食的夢想破滅了，連結蘇聯中心地區同南部地區和高加索的水陸交通線恢複了。
斯大林格勒戰役是人類曆史上的光輝一頁。現在，它已改名伏爾加格勒。但是，無論是多少年以後，人們隻要議論第二次世界大戰，就必然會提起“斯大林格勒”這個英雄城市的名字。
斯大林格勒英雄們的名字將在曆史上永存。