美军在北非的登陆标志着美国正式介入欧洲战场，整体上德国已经已经开始呈现衰弱的势态，盟军将德军赶出非洲已经是早晚的事情了，战略上的失败使得隆美尔再也没有能够从突尼斯高地进如北非腹地。
隆美尔的失败也让盟军看到德国的战略资源出现供应不足的问题，德国人自己何尝不知道？大量俘虏被送到工厂和农田被迫进行生产和劳作。
德国以一国之力对抗整个欧洲不说，还得抗住美国人、苏联人，德国在东线战场为了对付苏联耗费了太多的兵力和资源，使得隆美尔的北非军团出现补给不足的问题。
从6月28日开始，到7月17日，德军就逼近了斯大林格勒附近，随后的两个月内，苏德双方在斯大林格勒附近进行了惨烈的交战。
1942年9月2日，保卢斯第6集团军右翼与霍特第4装甲集团军左翼在旧罗加奇克地区取得了联系。与此同时，德军第4航空队出动飞机几百架，入夜又出动2000架次飞机对斯大林格勒进行狂轰滥炸。
在斯大林格勒城内战斗的德军鉴于斯大林格勒异常严峻的形势，斯大林任命朱可夫为最高副统帅，并决定立即调拨第24、第66集团军和近卫第1集团军开赴斯大林格勒。
1942年9月5日拂晓，朱可夫将3个新锐集团军投入反击，由于准备仓促。反击未达到预期目标。当晚，斯大林命令朱可夫继续冲击。1942年9月6日，苏联红军再次发动进攻，再次失败。1942年9月10日，苏联红军试图从北面实施突击，恢复同第62集团军的联系，又遭到失败。1942年9月12日，苏联红军撤至市区围廓，外围防御地带已全部丧失，德军突破斯大林格勒城防。从南面突进到伏尔加河。把守卫城市的第62集团军同战场上的其他部队分隔开来。
斯大林格勒会战中，斯大林格勒方向上的轴心国部队共有50多个师，其中直接进攻斯大林格勒的有13个师，17万人。而苏联红军斯大林格勒方面军和东南方面军虽有120个师。但人员缺额严重。实际防守斯大林格勒的是第62和64集团军。共有9万余人，1000余门火炮，120辆坦克。
1942年9月13日。德军开始攻城。而在此之前，德军ju-88式轰炸机用燃烧弹将市区炸成废墟，伏尔加河沿岸对斯大林格勒的水路增援也受到影响。保卢斯第6集团军担当主力，从城北实施猛烈突击。霍特第4装甲集团军则从城南推进，策应保卢斯在城北的主攻。苏联红军崔可夫中将指挥的第62集团军和舒米洛夫少将指挥的第64集团军受领了保卫斯大林格勒市区的任务。
1942年9月14日，德军从城北突入市区，与苏第62集团军展开了激烈的巷战，双方逐街逐楼逐屋反复争夺。斯大林格勒变成了一片瓦砾场，城中80%的居住区被摧毁。在满是瓦砾和废墟的城中，苏联第62集团军顽强抵抗，在城中的每条街道，每座楼房，每家工厂内都发生了激烈的枪战。攻入城中的德军死伤人数不断增加。尽管德军对伏尔加河东岸进行频繁的轰炸，但是苏联红军还是从那里得到了不断的补给和支持。刚刚赶赴城中的苏联红军战士的平均存活时间不超过24个小时，军官也只有约三天的平均存活时间，太惨烈了，斯大林格勒的巷战是二战当中最为惨烈的巷战。
1942年9月25日，德军占领了市中心，1942年9月27日冲进了北部工厂区，并重新占领了马马耶夫高地，但在1942年9月29日又被苏联红军夺回。以后的战斗更加激烈，两方军队不断地交替占领这片高地。斯大林格勒工业区修建在丘陵中，建筑物用钢筋混凝土浇筑或用石头砌成。德军的推进不是用公里，而是用米来衡量。
在9月底和10月初，苏联红军向斯大林格勒城区调去了6个步兵师和1个坦克旅；德军则调去了20万补充部队，包括90个炮兵营和40个受过攻城训练的工兵营。
1942年10月份一个月中，斯大林格勒一直进行着激烈的巷战。德军逐屋战斗，从地面和地下的废墟中找路前进，所以也被称为“老鼠战争”，有些德军士兵甚至开玩笑说“即使我们占领了厨房，仍然需要在客厅进行战斗。”
对斯大林来说，是决不能让这座以自己名字命名的城市落入德军之手的。他亲自下令给叶廖缅科上将，要求在任何情况下都要坚守该城。每一座房屋，只要有苏联军人，哪怕只有一个人，也要成为敌人攻不破的堡垒。
而对希特勒来说，斯大林格勒的精神价值已超过了其战略价值，非要攻陷它不可，当新任陆军总参谋长蔡茨勒将军小心地向他指出第6集团军北翼漫长的顿河战线面临着危险，建议将第6集团军撤到顿河河曲时，希特勒严厉地回答说：“德国士兵到了哪里，就要守到哪里！”
经过3个月血腥的战斗至1942年11月初，德军终于缓慢地推进到了伏尔加河岸，并且占领了斯大林格勒整座城市的80%地区，将留守的苏联军队分割成两个狭长的口袋状，但德军始终未能完全占领斯大林格勒。
苏联红军就在兵工厂外与德军战斗，打坏了的武器立即送到身后的兵工厂，兵工厂工人修复再拿出来作战，工人就在侧旁修复损坏的坦克和其它武器，有的时候甚至就直接在战场上修理武器。坦克由工厂的工人志愿驾驶坦克。这些坦克往往直接从兵工厂的生产线上开到了战斗前线，甚至来不及涂上油漆和安装射击瞄准镜。
1942年11月11日，德军以5个步兵师、2个装甲师和2个工兵营在宽5公里的正面上发起强攻。战斗队形高度密集。一天之内，苏德两军为争夺每寸土地、每一座房屋，都进行了异常激烈的战斗，双方伤亡惨重。德军虽然在街垒工厂以南冲到达了伏尔加河岸，但部队已疲惫不堪，其攻势已成强弩之末，保卢斯被迫于次日停止了进攻，修整部队。苏联红军的损失同样严重。第62集团军的两个师损失了75%的兵员。
据统计。从1942年7月到1942年11月的战斗中，德军在顿河、伏尔加河和斯大林格勒的战斗中损失约70万人，1000余辆坦克，2000多门火炮。1400余架飞机。
冬季来临了。德军装甲部队遇到了可怕的冬季寒潮。许多坦克都发动不了，被迫停在原地。
1942年11月20日，叶廖缅科的斯大林格勒方面军第51、57、64集团军也在南部转入反攻。突破了防卫该地区的罗马利亚第4集团军的防线，主要由骑兵组成的罗马尼亚人迅速被歼灭。此后苏联红军迅速向北直趋卡拉奇。22日，西南方面军开始分批渡过顿河。1942年11月23日，西南方面军和斯大林格勒方面军在卡拉奇会师，从而完成了对斯大林格勒的包围。至1942年11月30日，苏联红军3个方面军将德第6集团军的5个军22个师，罗马尼亚和意大利部队以及部分克罗地亚军队共约27万人合围在斯大林格勒1500平方公里的地域内，第6集团军只有约5万人的部队被分割在包围圈之外。
形势对于德军来说直转急下，此时斯大林格勒的德军几乎成了瓮中之鳖，当德军最高统帅部接到苏联红军发起反攻的消息后，陆军总参谋长蔡茨勒将军力劝希特勒下令保卢斯撤出斯大林格勒。然而，空军司令戈林元帅却向希特勒保证说，他可以保证空军有能力通过“空中桥梁”为第6集团军的空中补给。事实证明德国空军根本没有提供如此大规模部队的供给的运输能力，其每天300吨的运输上限也无法满足每天700吨的需求。
据统计，德军只得到10%左右的所需物资，第6集团军渐渐感受到饥饿的威胁。另一面，苏联红军在不断加强对斯大林格勒的包围圈，并开始缩小包围圈的行动。
1942年11月21日，希特勒下令将曼施泰因元帅的第11集团军扩建为顿河集团军群，由曼施坦因元帅任司令，并把保卢斯第6集团军、霍特第4装甲集团军和罗马利亚第3、第4集团军交与他指挥。
1942年11月30日，希特勒在一次公开演说中表示决不会从斯大林格勒撤退，并且再次强调被围困的部队决不能投降，而曼施坦因必须杀开一条血路，打到斯大林格勒。
1942年12月12日，曼施泰因元帅怀着沉重的心情，发起了代号为“冬季风暴”的反攻。德军以霍特第4装甲集团军为先导，于1942年12月16日突破了苏联红军第51集团军在阿克赛河上的防线。
此时，曼施坦因发现自己也有被数倍于己的苏联红军包围的危险。于是，他决定不顾希特勒的将令，下令保卢斯立即向南突围与第4装甲集团军会合。然而保卢斯在没有接到希特勒的直接命令之前，没有突围的意图，他以燃料不足为由拒绝了曼施坦因的命令，放弃了这最后一次机会。
1942年12月27日，苏联红军发动强大反击将霍特第4装甲集团军击退150～200公里，终于使其退回了原来的阵地，迫使德军统帅部最后放弃解救被围集团的企图。曼施泰因的“冬季风暴”宣告失败。
当时温度已降到零下45摄氏度。伏尔加河面的冰层逐渐变厚，因此苏联红军可以更加便利地补给己方部队。而包围圈中的德第6集团军的空运补给越来越少，平均每天不到100吨。德第6集团军濒于弹尽粮绝的境地。口粮的分配已减到了能够维持生活的标准之下；炮兵的弹药开始感到缺乏；医药品和燃料都已经用尽；数千人患上伤寒和痢疾，而冻伤的人就更多，每天都有数千名士兵死于饥饿、严寒和营养失调。一些军官试图说服保卢斯不顾希特勒的命令而迅速突围。但是保卢斯害怕背上违抗军令的罪名，因此坚持按兵不动。
1943年1月，苏联红军发起了又一轮攻势，代号为“木星行动”，试图突破顿河地区的意大利军防线，并攻取罗斯托夫。
这次行动迫使德军与斯大林格勒包围圈内的德军相隔250公里以上的距离。事实上，第6集团军已经完全失去了增援。
1943年1月8日，苏顿河方面军司令员罗科索夫斯基中将向德第6集团军司令保卢斯上将发出最后通牒，敦促其投降。保卢斯电告希特勒，要求准予他相机行事，但被驳回。
1943年1月31日，保卢斯向总部发出最后一份电报：“第6集团军忠于自己的誓言并认识到自己所负的极为重大的使命，为了元首和祖国，已坚守自己的岗位，打到最后一兵一卒，一枪一弹。”
但是，当苏联红军攻入德军设在百货商场内的司令部时，保卢斯选择了投降。同日，苏联红军第64集团军的第38摩步旅打到了保卢斯的司令部。
1943年2月2日，被围困在斯大林格勒城北的第11军残部也宣布投降。至此，斯大林格勒会战结束。德第6集团军司令保卢斯元帅，步兵第4军军长普费费尔中将、第51军军长库尔茨巴赫中将、第295师师长科尔费斯少将等23位将官，2000名校级以下军官和91000名极度饥饿劳累的德军士兵被俘，约14万人死亡，只有3万余伤患者事先陆续空运撤出。
纵观历史，就会发现每一次德国和俄国的对战，失败的战役都是发生在冬季，俄国的冬天特别寒冷，远的不说，就说斯大林格勒战役和之前的莫斯科战役，德军都在冬季极度严寒的情况下造成补给和支援跟不上，冬季漫长的补给线给德军造成了无法挽回的败局。
斯大林格勒的惨烈巷战使得全世界国家都震惊不已，如果双方对战的不是德军和苏联红军，恐怕除了中国和华泰国之外，任何一个国家都打不起这样惨烈的巷战，至少英国人、美国人、法国人就扛不住，这样惨重的伤亡，这些国家的军队早就崩溃了，别说坚守什么的。