Оборонительное сражение за Сталинград продолжалось четыре месяца: с 17 июля по 18 ноября 1942 г.
После поражения советских войск под Харьковом противник полностью овладел инициативой и теснил части Красной Армии, обладая немалым перевесом.
23 августа немецким войскам удалось выйти к Волге. Из Ставки пришел приказ всеми силами удерживать Сталинград. 25 августа город был объявлен на военном положении. С 12 сентября бои шли в Сталинграде. Немецко-фашистские войска предприняли четыре попытки штурма города. Каждый дом становился крепостью, в которой противоборствующие силы порой боролись за каждый этаж. Немцам казалось, что город будет захвачен. В начале ноября А. Гитлер выступил с речью, в которой заявил, что город Сталинград практически захвачен. Но он поторопился. Город устоял благодаря воле и самопожертвованию советских воинов. В Сталинградской обороне бойцы и командиры выполняли такие задачи, которые, по словам генерала В. И. Чуйкова, казались «выше сил человеческих».
На ноябрь планировалось контрнаступление немецких войск под Сталинградом. Но 19 ноября началось контрнаступление Красной Армии.
Наступательная операция советских войск носила условное название «Уран». Большой вклад в ее подготовку внесли Г. К. Жуков, А. М. Василевский. Для ее осуществления были созданы Юго-Западный, Донской и Сталинградский фронты. Всего в состав наступательной операции вошло 1 млн человек, 13 тыс. орудий, около 1000 танков и 1500 самолетов. Советское наступление было неожиданным для немцев. В результате его была окружена немецкая группировка (330 тыс. солдат и офицеров под командованием фон Паулюса).
Гитлеровское командование не могло смириться со сложившейся ситуацией. Им была сформирована группа армий «Дон» в составе 30 дивизий. Она должна была нанести удар по Сталинграду, прорвать внешний фронт окружения и соединиться с армией фон Паулюса. Но попытка осуществить эту задачу окончилась новым поражением немецких сил. К концу декабря приступили к окончательному уничтожению окруженных под Сталинградом войск. 2 февраля 1943 г. остатки армии фон Паулюса капитулировали. Великая битва на Волге завершилась.
Сталинградская битва внесла решающий вклад в достижение коренного перелома в ходе Великой Отечественной и Второй мировой войны. Красная Армия прочно овладела стратегической инициативой. Зимой и весной 1943 г. наступление под Сталинградом переросло в общее стратегическое наступление на всех фронтах: в январе 1943 г. была прорвана блокада Ленинграда, в феврале - освобожден Северный Кавказ.