第六集团军的艰难处境，使得德国上下一片忙乱，但是希特勒并不希望自己刚做出的决定被推翻，三岁因为一些新型单兵武器的应用使得比历史上的攻击力更加强悍，但是面对和历史上差不多的情况时，德国人还是无能为力，最多就是给苏联军队造成更大的伤亡，但是饥寒和弹药匮乏，已经后勤的补充不上，让的国军的日子一日比一日艰难。虽然碎脸的伤亡很大，但是苏联最不在乎的就是士兵的伤亡。
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，只带自己现在朝不保夕的保卢斯电告希特勒，要求准予他相机行事，如果希特热了允许他就可以决定突围。虽然这样伤亡会很大，甚至会投降，但是固执的希特勒在驳回了他的要求，10日，罗科索夫斯基的顿河方面军向被围的德第6集团军发起了代号为“指环”的进攻，深陷重围的德军开始从斯大林格勒郊区向城区收缩防守，德军陷入了反包围当中。
1月22日，苏军占领了古门拉克机场，第6集团军的空运补给完全运输和伤员撤退行动的彻底中断了，被來就脆弱的后勤补给更加雪上加霜。虽然食物和弹药都极度匮乏，但骄傲的德军仍然顽强抵抗，因为他们相信苏联人会处死投降的军人，毕竟卡廷森林中发现的那些波兰官兵的尸体就是一个明证，在斯大林格勒城中再次爆发了激烈的巷战，相反，苏联人也被包围圈中的德军庞大的数量感到惊讶，因此继续巩固包围圈，这个时候担心自己小命的保卢斯再次向希特勒报告说：“部队已不能支持了，继续抵抗已毫无意义，请准允我们投降！”
但他得到的答复是：“投降是不可能的，第6集团军应在斯大林格勒尽到其英勇的责任，直到最后一人为止！”曼施泰因力劝希特勒批准第6集团军残部投降，而希特勒向曼施泰因解释说，不允许投降：“一來即使包围圈中的德军分成几个较小的单位，也还可以抵抗相当长的时间；二來，俄国人根本不会遵守对第6集团军投降后所许下的诺言！”事实上希特勒最担心的是他的威信受到重大的打击。
1月30日，希特勒授予保卢斯德国陆军元帅节杖，以鼓励其继续抵抗下去，他对约德尔说：“在德国历史上，还从來沒有元帅被生俘的！”希特勒也希望保卢斯能够战斗到底或自杀殉国，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！”不过这场战役注定希特勒将会失望，他的元帅沒有杀身成仁的胆量和决心，保卢斯也只是在喊口号上比较在行，在决定自己小命的时候，自己的命最重要，这一点已经经过了无数次的证明，所以，当苏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，苏军第64集团军的第38摩步旅打到了保卢斯的司令部：“第六集团军无线电台即将关闭，俄军已经攻占司令部!打垮布尔什维克万岁，天佑德意志！”1943年2月1日，被包围的第六集团军司令部发报员自己决定向柏林发出了最后一封感动德国人的著名电报，最后用国际电码写上“cl”，表示“本台停止发报”，苏军在地下室外叫第6集团军司令部人员投降，第6集团军参谋长施密特将军接受了要求，施密特问保卢斯：“请问陆军元帅，还有什么话要说吗？”保卢斯本來还想慷慨激昂的进行一番不畏**的演说，但是他那不断发抖的双腿出卖了他，看着苏联军人的冲锋枪，张了张嘴最终无话可说的保卢斯只好投降，1943年2月2日，在司令部投降后，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，在战俘营中这些德国士兵很惊讶的发现他们已经决定报效国家的元帅阁下也在这里，并且准备着改头换面彻底的投靠他以前十分厌恶的苏维埃，甚至打算劝说苏联组建以他为首的傀儡军队和希特勒作战，不过这个要求斯大林沒有同意。
这次被俘虏的人员中，让苏军大为惊喜并同时让德军极为失望的是，战俘中包括22名将军，希特勒对这位新陆军元帅极为失望，并公开说“保卢斯差一步就要跨入光荣的殿堂，但是他还是选择了退却！”目前沒有明确的证据表明日德战俘受到严重的虐待导致大面积死亡，但是，据统计降的91000名战俘中，只有6000名得以生还，并回到了故土，由于大多数士兵本身已经营养不良，缺乏医治，加上红军将他们发配到苏联各地的战俘营中进行强制劳动，使得大多数人死于过度劳累和营养不良，十几位高级军官被带往莫斯科，用作苏联的政治宣传工具，包括保卢斯在内的军官们发表了反希特勒宣言，并向德军部队大肆宣传，直到1955年，这些高级战俘才被遣送回国。
不过在歼灭了城内的德国军队之后，苏联军队也伤亡惨重，丧志了三分之二的战斗力，所以在收复了斯大林各个后，苏联在也无法进攻，在其他战线上也进攻乏力。虽然德军的进攻势头已经减退，但是苏联也暂时无法进攻，这个时候本來应该有的大规模英美军援也聊聊无几，使得苏联的处境更加艰难，苏德战场上双方出现了僵持，一如一战期间的战壕站一样，谁也无力在发动进攻。
在这次的战役中，整个战役持续199天，由于战役规模太大，伤亡者人数始终无法得到准确统计，在战役最后阶段，德军仍然对苏军造成了沉重的打击，同时，苏军也几乎消灭了德军第6集团军全部（下辖第8、11、51步兵军，第14装甲军）和第4装甲集团军部分（第4军），有21个德国师的番号被从序列表中消去（第3、29、60摩步师，第14、16、24装甲师，第44、71、76、79、94、100、113、295、297、305、371、376、384、389步兵师，第9高炮师），另有大量直属部队被消灭（被歼灭时，第6集团军下辖第51和第53迫击炮团；第2、第30烟雾发射器团；第4、46、64、70炮兵团；第54，616，627，849炮兵营；第49、101、733重型炮兵营；第6、41轻工兵营），这使得德军看起來被打击凄惨无比，相反虽然苏联的损失要大于德军，但是每个部队的编制都存在，沒有被整建制的消灭，这方面苏联的一个师两个班子的做法也发挥重要作用。
斯大林格勒会战后，德军完全丧失了苏德战场的战略主动权，正如德国陆军总参谋长蔡茨勒将军在这场战役结束之后所说的那样：“我们在斯大林格勒损失25万官兵，那就等于打断了我们在整个东线的脊梁骨！”同时，苏联也付出了沉重的代价，在德军攻入城区的短短1星期内，超过4万苏联市民被杀，而在整个战役中牺牲的平民人数沒有准确的统计，但可以说远远超过这个数字，苏军具体伤亡人数为：474871人死亡，650,878人受伤或被俘，合计伤亡1,129,619人，此役，苏军的损失仍然要超过德军，不同的是：德军是被整建制消灭，战斗力不复存在，新的部队不经一段时间的训练形不成战斗力；而苏军残存的部队补充新兵，以老带新，可以迅速形成战斗力，而且德军人员和物资难以补充，苏军补充的速度和数量则远超德国，德国的实力因此而衰弱，苏联也元气大伤，这样惨重的伤亡下虽然苏联取得最后的胜利但是也使得沒有余力再发动新的攻势，使得双方的战线出现了僵持。
不过就在双方都在计划发起一场是在改变现状的攻势时，东方却发生了一件让双方都震惊不已的事情，表现不同的是，德军是惊喜，苏联则是惊恐，因为在这场战役刚刚结束的时候，中国在台湾战役结束后在远东发动了进攻，