Nemci na jeseň 1942 naplánovali veľkú ofenzívu. Pre jej potreby presunul Paulus niekoľko jednotiek, z armád po krídlach 6. Armády a tým ich aj neúmyselne oslabil. Ofenzíva sa začala obrovským bombardovaním, počas ktorého bolo mesto zahalené v prachu a dyme. Napriek tomu sa výrazný postup vpred neuskutočnil. Nemci neboli schopný vytlačiť Rusov z mesta. Delostrelectvo a letectvo síce už dávnejšie spravili z budov v meste trosky, pozemné vojská ale neboli schopné trosky obsadiť. Zrúcané budovy boli vhodným úkrytom pre brániacich sa Rusov. Za každou kopou trosiek mohol byť schovaný nepriateľský ostreľovač. V Stalingrade sa teda rozpútala nová vojna: vojna ostreľovačov. Odohral sa tu veľký súboj medzi ostreľovačomi, možno povedať najlepšími z oboch krajín. Vassilij Zaitzev bol postrachom nemeckých vojakov v Stalingrade. Nemecko teda vyslalo svojho najlepšieho ostrelovača. Bol ním major Kônig, riaditeľ ostreľovačskej školy v Zossene. Víťazne z tohto súboja vyšiel Vassilij Zaitsev.

Čas nemeckých ofenzív v Stalingrade a moment prevahy nemeckých síl bol nenávratne preč. V sovietskom Hlavnom stane sa rozhodlo o protiútoku v oblasti mesta. Plánovačom organizácie a jej hlavným veliteľom bol Georgi Žukov. Mal v pláne zaútočiť na krídla Paulosovej armády, kde boli nedostatočne vyzbrojené zväzy Talianov a Rumunov. Útok sa začal 19. novembra 1942. Najprv zaútočili vojská Juhozápadného a Donského frontu, ktoré prelomili obranu 3. Rumunskej armády. Na druhý deň sa do útoku zapojili aj vojská Stalingradského frontu. Tým sa podarilo prelomiť obranné pozície 4. Tankovej Nemeckej armády a 4. Rumunskej armády. Útočníkom sa podarilo tieto vojská zatlačiť do mesta. Vojská v meste boli velmi slabé a unavené vyčerpávajúcimi bojmi v meste. Nedokázali odolávať hordám sovietskych sa vojsk a preto bolo 23. novembra obkľúčenie mesta sovietskymi jednotkami ukončené. V obkľúčenom meste sa ocitlo vyše 300 000 vojakov. Nemecké velenie malo v pláne vytvoriť tankovú armádu, ktorá by sa prebila k mestu.

Hitler vopred zakázal ústup z mesta. Bola vytvorená skupina Armád ,,Don“ pod velením Mansteina. Pod jeho velenie podliehala aj Hothova tanková armáda. Ich úlohou bolo prebiť sa k 6. Armáde a vytvoriť koridor pre zásobovanie a posily. Operácia niesla názov ,,Zimná búrka“.
Útok mal však od začiatku problémy: a Mansteinovej armáde sa nepripojili niektoré sľúbené tankové jednotky. Musel teda zaútočiť bez nich. Postup bol veľmi pomalí a ťažký, ale 18. Decembra sa postupujúcim vojskám podarilo prebiť 35 až 40 km od Stalingradu. Obkľúčený vojaci počuli v diaľke zvuky boja a boli prichystané prebiť sa k armáde ,,Don“. Začali sa pripravovať na ústup a niektoré sklady so zásobami, ktoré nemohli vziať so sebou spálili aby nepadli do rúk nepriateľom. Hitler ale rozkázal, že nikto neopustí svoje pozície. Vojaci sa teda vrátili na svoje obranné postavenia a museli tam zostať bez zásob. Vojakov tým odsúdil na smrť. Armáda ,,Don“ už nebola schopná pokračovať v boji a tak musela ustúpiť. Vojaci v Stalingrade stratili aj poslednú nádej.