1942年11月19日晨7点30分,大雪纷飞,在斯大林格勒西北部,苏联西南方面军和顿河方面军的几千门大炮一齐开火,开始了冲击前80分钟的炮火准备,接着兵分两路,以坦克为先导,向战斗力较弱的罗马尼亚第3集团军发起了迅猛的突击,迅速突破了罗军的防御,随后以坦克军和机械化军向战役纵深推进。11月23日,西南方面军占领了顿河左岸的重要支撑点卡拉奇,同时在拉斯波平斯卡亚地域包围了罗马尼亚第3集团军第4、第5军,很快将其歼灭,俘敌2.7万人。
正在阿尔卑斯山胜地伯希特斯加登流连忘返的希特勒和他的将领们闻听到苏军反攻的消息,十分惊怒。新任陆军总参谋长蔡茨勒将军建议将第6集团军撤出斯大林格勒,退到顿河河曲一带,恢复被突破了的阵线。希特勒大发脾气,大声叫道:“我决不离开伏尔加!我决不从伏尔加后退!”
希特勒这一疯狂的决定很快给德军带来了灾难。希特勒严令第6集团军坚守斯大林格勒周围的阵地。
斯大林格勒方面军第57、第51集团军和第64集团军左翼部队,于11月20日在斯大林格勒以南转入反攻,突破了德军的防御。23日与西南方面军坦克第4军在卡拉奇、苏维埃茨基会合,合围了德军第6集团军和坦克第4集团军的一部兵力,共22个师,总计33万人,苏军很快构成了绵亘的合围对内正面。西南方面军近卫第1集团军、坦克第5集团军和斯大林格勒方面军第51集团军向西南和南面发展进攻,沿克里瓦亚河、奇尔河、顿河、科捷尔尼科沃以北一线构成宽达500余公里的合围对外正面。从11月24日至30日,顿河方面军和斯大林格勒方面军对被围困在斯大林格勒附近的德军展开猛烈的攻击,将其压缩在约1500平方公里的地域内。