Dana 23. studenoga 1942. godine u 16 sati sovjetske tenkovske i konjičke jedinice 4. mehaniziranog korpusa i 4. tenkovskog korpusa spojile su se kod sovhoza "Sovjetski" i kod Kalacha na istočnoj obali Dona.
Time je cijela njemačka 6. armija pod zapovjedništvom general-pukovnika Friedricha Paulusa / oko 290.000 vojnika, 70-80 operativnih tenkova, oko 1800 topova i dvadesetak divizijskih ekvivalenata / zatvorena u kotao veličine približno 60 × 40 kilometara između Volge i Dona. Operacija Uran, tada najveća sovjetska protuofenziva, trajala je samo pet dana i potpuno je preokrenula tijek rata na istočnom frontu.
Ljeti 1942. Hitler je pokrenuo Fall Blau - ofenzivu prema nafti Kavkaza i Volgi. Šesta armija, jedna od najjačih u Wehrmachtu, osvojila je veći dio Staljingrada do listopada, ali je bila iscrpljena gradskim borbama. Paulus je upozoravao na izdužene bokove - oko 250 kilometara sjeverno i južno od grada držale su slabije rumunjske, mađarske i talijanske jedinice.
Sovjetski vrhovni zapovjednik Žukov i general Vasilevski iskoristili su tu slabost: sakupili su više od milijun vojnika, oko 900 tenkova T-34 i više od 1000 aviona, sve pod strogo čuvanom tajnošću.
Ofenziva je počela 19. studenoga na sjevernom krilu, a dan kasnije i na južnom. U magli i snježnoj mećavi, 5. tenkovska i 21. armija probile su rumunjsku 3. armiju u samo nekoliko sati. Na jugu su 51. i 57. armija slomile rumunjsku 4. armiju.
Do 22. studenoga sovjetski tenkovi napredovali su 100-120 kilometara i zatvorili obruč kod Kalacha. Rumunjske divizije pretrpjele su katastrofalne gubitke - oko 65.000 poginulih i zarobljenih u tri dana.
Kada je Paulus 22. studenoga dobio izvješće da su sovjetski tenkovi kod Kalacha, zatražio je dopuštenje za proboj ("Unternehmen Donnerschlag"). Hitler je to odbio uz poruku da se zauzeti položaji ne napuštaju. Göring je obećao zračni most koji će dopremati 500 tona opskrbe dnevno, iako je Luftflotte realno mogla isporučiti 100-150 tona, a u zimskim uvjetima i manje. U kotlu je ostalo oko 290.000 vojnika, 10.000 ranjenika i oko 8000 civila.
Sovjeti su odmah počeli stezati obruč. Na zapadu su formirali čvrst vanjski front, dok su unutar kotla izbile žestoke borbe oko Marinovke, Karpovke i posebno Pitomnika - jedinog potpuno funkcionalnog aerodroma. Temperature su padale do -30 °C, goriva i hrane nestajalo je iz dana u dan, a vojnici su ubrzo počeli klati konje kako bi preživjeli.
Okruženje Šeste armije bio je prvi slučaj u Drugom svjetskom ratu da je jedna cijela njemačka armija zarobljena na bojištu. Hitler je Paulusa unaprijedio u feldmaršala 30. siječnja 1943., jasno aludirajući da se feldmaršali ne predaju. Paulus se ipak predao 31. siječnja, a južni dio kotla kapitulirao je 2. veljače. Od oko 290.000 ljudi, 91.000 je zarobljeno; samo oko 5000 vratilo se kući nakon 1955.
Studeni 1942. označio je prekretnicu rata. Nakon Staljingrada Wehrmacht više nikada nije povratio stratešku inicijativu na istoku. Bitka je postala grobnica Šeste armije i simbol početka kraja Trećeg Reicha.