Tappio Stalingradissa
Onnistunut neuvosto- operaatio Uranus sinetöi noin 200–250 000 akselivaltojen sotilaan kohtalon heidän jäädessään vangiksi Stalingradissa. Heihin kuului 6. armeija, suurin osa 4. panssariarmeijasta ja yksiköitä Saksan akseliliittolaisista. Vaikka joukoilla oli kaupungissa suuret varastot ammuksia ja ruokaa sekä kolme toimivaa kiitorataa, huoltoa ei saatu siinä mittakaavassa kuin oli luvattu. Ilmasilta toimitti keskimäärin 100 tonnia päivässä, ja Saksan ilmavoimat menetti matkoilla 488 konetta. Tammikuussa ruoka-annokset olivat kutistuneet 55 grammaksi leipää ja 28 grammaksi sokeria päivässä. Kaupungista onnistuttiin kuljettamaan ulos noin 30 000 haavoittunutta, mutta tuhannet muut paleltuneet ja punatautiset jatkoivat taistelua vailla toivoa pelastuksesta.
Neuvostoliiton sodanjohto arvioi, että kaupungissa oli 80 000 vihollissotilasta, ja näiden vaikea tilanne päättyisi antautumiseen. 47 neuvosto- osaston suuruinen yksikkö siirrettiin alueelle Stalingradin ympärillä, ja 300 lentokonetta ja 179 panssarivaunua täydentäisi operaatio Koltson (sormus). Hyökkäys tapahtuisi 10. tammikuuta, mutta Paulus sai mahdollisuuden antautua kaksi päivää sitä ennen; hän torjui ehdotuksen heti. Neuvostosuunnittelijat odottivat, että operaatio kestäisi vain muutaman päivän, mutta he arvioivat väärin saarrettujen joukkojen määrän, ja taisteluja kesti kolme viikkoa, ennen kuin operaatio oli ohi.
Operaatio Koltso alkoi puna-armeijan siihen asti suurimmalla tykistökeskityksellä koskaan. Pauluksen joukot hajaantuivat avoimeen maastoon ympäri Stalingradia ja kaupungin raunioihin. Arot oli raivattu nopeasti, ja eristyksiin joutuneet yksiköt olivat huvenneet puoleen viikossa. Neuvostojoukkojen oli vaikea taistella keskellä kaupungin raunioita, kun saksalaisilla oli siitä kokemusta. Kaupungin sydämessä kenraali Tšuikovin 62. armeija taisteli lähinnä omaa sotaansa. Se saattoi nyt puolustautumisen sijasta hyökätä. Tšuikovin joukot painostivat saksalaisjoukot kortteli korttelilta takaisin kohti joenrantaa. 22. tammikuuta ne kokoontuivat viimeiseen iskuun. Ne eristivät jokaisen korttelin ja nujersivat kaiken vastarinnan. Saksalaissotilaat alkoivat antautua suurin joukoin. Tšuikov sai 26. tammikuuta vihdoin kontaktin hyökkäävien joukkojen etujoukkoihin Barrikade-tehtaan lähellä. 31. tammikuuta mennessä oli edetty Vallankumouksen sankareiden aukiolle kaupungin keskellä.
Kuulusteluissa saatiin selville, että Paulus piileksi Univermagin tavaratalossa aukion reunalla. Nuori neuvostoupseeri, luutnantti Fedor Jeltšenko, vietiin rakennuksen kellariin, mistä hän löysi epäsiistin ja
surkean komentajan. Paulus suostui antautumaan, ja hänet vietiin Rokossovskin päämajaan. 4. panssariarmeija kävi kaupungin pohjoispuolella viimeistä, kiivasta taisteluaan, mutta joutui antautumaan 2. helmikuuta. Tappio oli Saksan armeijan pahin koskaan. Vangiksi joutui noin 91 000 miestä, mutta 147 000 arvioitiin kuolleen taisteluissa tai paleltumiin, sairauksiin ja nälkään taistelun aikana. Neuvostoliiton tappiot koko Stalingradin motituksen ja motin purkamisen aikana nousivat 485 000:een, näistä 155 000 kuollutta tai vangiksi joutunutta.
Stalingrad oli merkki sotaonnen kääntymisestä Saksan-neuvostoliiton sodassa. Suurin osa Saksan armeijasta oli yhä kaukana Neuvostoliiton sisällä noin 2 400 km pituisella rintamalla, mutta taistelut osapuolten välillä eivät enää olleet yksipuolisia. Voitto käänsi neuvostojohdon ja kansalaismielipiteen lamaannuksen ja epävarmuuden kaudesta uuteen suuntaan. Stalin nimettiin Neuvostoliiton marsalkaksi; se oli hänen ensimmäinen sotilaallinen arvonimensä. Saksassa tappio otettiin vastaan epäuskoisesti. Hitler, joka oli ylentänyt Pauluksen sotamarsalkaksi päivä ennen antautumista, oli raivoissaan, koska Paulus ei ollut tehnyt itsemurhaa. Päivä saksalaisten antautumisen jälkeen Saksan radio soitti yhä uudelleen "Siegfriedin hautajaismarssia" Wagnerin "Jumalten tuhosta".