Центром противостояния в Сталинграде стал Мамаев курган, с которого можно было просматривать и обстреливать значительную часть города. Эта высота переходила из рук в руки несколько раз. До берега Волги многим немецким частям оставалось пройти всего 150–200 метров, но они так и не смогли этого сделать. К январю 1943 года советское командование разработало операцию «Кольцо» по уничтожению и пленению вражеской группировки в Сталинграде. Операцию было поручено провести Донскому фронту К. Рокоссовского. Ультиматум о сдаче немцы отклонили. 10 января советские войска развернули наступление. К концу января остатки немецких войск были зажаты в руинах Сталинграда и потеряли все аэродромы.
Из доклада Ф. Паулюса А. Гитлеру от 24 января 1943 года: «…Поражение неизбежно. Чтобы спасти ещё оставшихся в живых, армия просит немедленного разрешения капитулировать».
А. Гитлер требовал сражаться до последнего солдата. Ф. Паулюсу даже было присвоено звание фельдмаршала. Ещё ни один германский фельдмаршал не попадал в плен, но Ф. Паулюс сдался вместе со всем своим штабом. В плен попали 24 генерала, 2,5 тыс. офицеров и около 90 тыс. солдат. Ещё 140 тыс. солдат и офицеров противника были впоследствии захоронены в сталинградских развалинах. Бои в Сталинграде закончились 2 февраля 1943 года.