Hitler joutui pelastamaan kasvonsa ja uhraamaan tuhansia ihmishenkiä valloittaakseen Stalingradin samalla, kun saksalaisten propagandakoneisto vuodatti hyökkääjien lähestyvää voittoa.
Näytti siltä, että Neuvostoliiton armeija, niin epätoivoinen kuin se olikin, keksi voittoja, kun ja siellä, missä niitä tarvittiin eniten. Stalingrad ei osoittautunut poikkeukseksi itärintaman tapahtumissa.
Saksan 6. armeijan (ja Italian, Unkarin ja Romanian armeijoiden osien tukemana) piirittämä strategisesti tärkeä neuvostokaupunki sinnitteli minimaalisilla tarvikkeilla ja 62. armeijan hupenevalla puolustusjoukolla. Saksan propaganda, joka perustui suuriin hyökkäyksiin Stalingradiin ja sen ympäristöön, julisti jo Saksan armeijan voittoa. Tähän mennessä Hitler oli jo lähes sitoutunut ottamaan kaupungin haltuunsa – hinnalla millä hyvänsä, jotta Saksan armeija ei joutuisi epäonnistumaan suuressa mittakaavassa. Sotilaita ja tarvikkeita virtasi 6. armeijaan varmistaakseen, että hyökkäys sujuisi Saksan tahdissa. Vastuussa oli saksalainen kenraali Paulus.
Toisella puolella Neuvostoliiton marsalkka Zhukov suunnitteli vastahyökkäystään helpottamaan Stalingradin piiritettyjä puolustajiaan. Samalla kun Stalingradiin lähetettiin minimaalinen määrä tarvikkeita ja korvaavia joukkoja, Zhukov valmisteli massiivisia maajoukkojaan lyhyen matkan päässä, sitoen kaikki tärkeät elementit, jotka tulivat hänen tielleen, tulevaan hyökkäykseen.
Stalingradin puolustus jäi nyt pienehköön taskuun, jonka läpimitta oli noin viisi mailia ja joka oli rajattu kaupungin teollisuussektorille, selkä Volgajokea vasten. Neuvostoliiton talviyöt alkoivat ja ympäristö pelasi nyt 62. armeijan ruumiita ja henkeä vastaan. Kaikesta huolimatta puolustajat olivat jo torjuneet noin puolen tusinaa saksalaisen 6. armeijan käynnistämää hyökkäystä.
Viime marraskuun 19. päivän aamuyönä 1942 Zhukov käski tykkiensä ja rakettijärjestelmiensä sytyttää taivaan. Tuhannet tykistötykit ja Katjusha-raketinheittimet pudottivat tappavan sateen sivustoja vartioivien romanialaisten päälle. Myöhemmin toinen neuvostoliittolaisten operaatio avautui kaupungin eteläpuolella sijaitsevaa saksalaisten kuudetta joukkoa vastaan. Jalkaväen ja panssarivaunujen johtamat neuvostoliittolaiset maajoukot syöksyivät maahan. Vain kolmessa päivässä Saksan 6. armeija katkaistiin ja saarrettiin pelastautumis- tai vetäytymismahdollisuuksien ulkopuolelle. Piirittäjät olivat nyt itse asiassa piiritettyjä. Kenraali Paulus esitti Adolf Hitlerille toistuvia vetäytymispyyntöjä, mutta ne evättiin. Sen sijaan Hitler määräsi muualta tulevia joukkoja siirtymään ja tulemaan 6. armeijan avuksi.
Saksan 11. armeija von Mansteinin johdolla sai kutsun ja siirtyi paikalle. Operaatio Talvimyrsky otettiin käyttöön 21. joulukuuta, eikä se onnistunut vapauttamaan Saksan 6. armeijaa. Zhukov vastasi joulupäivänä ja käynnisti hyökkäyksen ja työnsi saksalaiset niin kauas taaksepäin, että Pauluksen joukkojen täydennys oli lähes mahdotonta. Ilmapudotukset olivat vaihtoehto, mutta sää yleensä rajoitti 6. armeijan tukemista. Piiritetyt saksalaiset pystyttivät toistaiseksi hätäisen puolustuksen ja ryhmittyivät uudelleen.
Yksi viimeiseksi yritykseksi lopettaa taistelu neuvostokenraali Rokossovski toimitti 8. tammikuuta virallisen antautumispyynnön Saksan armeijalle. Tämä hylättiin hätäisesti, ja neuvostoarmeija pani Stalingradin taistelun loppuvaiheen täytäntöön. Puna-armeijan tykistö-, maa- ja ilmajoukot murskasivat saksalaisen 6. armeijan unholaan. Seurasi kuolettava taistelu talosta taloon.”
Kenraali Paulus antautui virallisesti neuvostoarmeijalle 2. helmikuuta 1943, jolloin Stalingradin piiritys ja myös taistelu päättyivät virallisesti.
Stalingradin taisteluun joutuneista 300 000 saksalaisesta sielusta 160 000 kuoli, ja noin 80 000 menetti henkensä sään ja ruoan puutteen aiheuttamiin olosuhteisiin. Vain 35 000 saksalaisen armeijan sotilasta onnistuttiin pelastamaan Luftwaffen toimesta ennen kuin kaupunki joutui takaisin Neuvostoliiton hallintaan, jolloin vielä 90 000 sotilasta joutui kärsimään neuvostoliittolaisesta oikeudenmukaisuudesta. Vain 5 000 näistä miehistä nähtiin uudelleen sodan jälkeisinä vuosina – loput kuolivat pitkällä marssilla, teloitettiin tyypilliseen neuvostoliittolaiseen tapaan tai kuolivat uupumukseen siperialaisissa työleireissä, joihin heidät oli suljettu.
Toisen maailmansodan aikajanatietokannassa on yhteensä (50) Stalingradin taistelu – Toisen maailmansodan aikajana (elokuu 1942 – 2. helmikuuta 1943) – tapahtumaa. Merkinnät on lueteltu alla tapahtumapäivän mukaan nousevasti (ensimmäisestä viimeiseen). Mukana voi olla myös muita johtavia ja seuraavia tapahtumia perspektiivin vuoksi.