17 июля началась Сталинградская битва. Она охватила территорию в 100 тыс. кв. км и продолжалась 200 суток. С обеих сторон в ней участвовало более 2 млн. человек.
Наступление немецких войск началось 17 июля 1942 года. В этот день авангарды 6-й армии вермахта вступили в бой с частями 62-й армии на реке Чир и в районе хутора Пронин. К 22 июля немцы оттеснили советские войска почти на 70 километров, к главному рубежу обороны Сталинграда. Немецкое командование, рассчитывавшее взять город с хода, решило окружить красноармейские части у станиц Клетская и Суворовская, захватить переправы через Дон и без остановки развивать наступление на Сталинград. С этой целью были созданы две ударные группы, наступавшие с севера и юга. Северная группа формировалась из частей 6-й армии, южная — из подразделений 4-й танковой армии.
Северная группировка, нанеся удар 23 июля, прорвала фронт обороны 62-й армии и окружила две её стрелковые дивизии и танковую бригаду. К 26 июля передовые части немцев вышли к Дону. Командование Сталинградского фронта организовало контрудар, в котором принимали участие подвижные соединения резерва фронта, а также ещё не закончившие формирование 1-я и 4-я танковые армии.
Танковые армии были новой штатной структурой в составе Красной армии. Неясно, кто именно выдвинул идею их формирования, но в документах первым эту мысль озвучил перед Сталиным начальник Главного автобронетанкового управления Я. Н. Федоренко. В том виде, в котором танковые армии задумывались, они просуществовали достаточно недолго, впоследствии претерпев серьёзную реструктуризацию. Но то, что именно под Сталинградом появилась такая штатная единица, — это факт. 1-я танковая армия наносила удар из района Калача 25 июля, а 4-я — от станиц Трёхостровская и Качалинская 27 июля.
Ожесточённые бои на этом участке длились до 7–8 августа. Деблокировать окружённые части удалось, однако разгромить наступавших немцев не получилось. Негативное влияние на развитие событий оказало и то, что уровень подготовки личного состава армий Сталинградского фронта был невысоким, и ряд ошибок в координации действий, допущенных командирами подразделений.
На юге советские войска сумели остановить немцев у населённых пунктов Суровикино и Рычковский. Тем не менее, гитлеровцы смогли прорвать фронт 64-й армии. Для ликвидации этого прорыва 28 июля Ставка Верховного Главнокомандования приказала не позднее 30 числа силами 64-й армии, а также двух пехотных дивизий и танкового корпуса нанести удар и разгромить врага в районе станицы Нижне-Чирская.
Несмотря на то, что новые части вступали в бой с хода и от этого их боевые возможности страдали, к указанной дате Красной армии удалось потеснить немцев и даже создать угрозу их окружения. К сожалению, гитлеровцы успели ввести в бой свежие силы и оказать помощь группировке. После этого бои разгорелись ещё жарче.
Немцы сопротивлялись, как могли. Наступление советских войск даже было остановлено с 17 по 22 января. После перегруппировки части Красной армии снова пошли в атаку и 26 января гитлеровские силы были расколоты на две части. Северная группировка находилась в районе завода «Баррикады», а южная, в которой был и сам Паулюс, располагалась в центре города. Командный пункт Паулюса размещался в подвале центрального универмага.
30 января 1943 года Гитлер присвоил Фридриху Паулюсу звание фельдмаршала. По неписаной прусской военной традиции, фельдмаршалы в плен не сдавались никогда. Так что со стороны фюрера это был намёк на то, как командиру окружённой армии следовало закончить свою военную карьеру. Однако Паулюс решил, что некоторых намёков лучше не понимать. 31 января в полдень Паулюс сдался в плен. На то, чтобы ликвидировать остатки гитлеровских войск в Сталинграде, понадобилось ещё два дня. 2 февраля всё было кончено. Сталинградская битва завершилась.
В плен было захвачено около 90 тысяч немецких солдат и офицеров. Немцы потеряли убитыми около 800 тысяч, было захвачено 160 танков и около 200 самолётов.
