Окруженная в районе Сталинграда группировка противника (6А, часть сил 4ТА) в ходе боев в декабре 1942 г. понесла потери до 80 тыс. чел. К январю 1943 г. численность группировки составляла до 250 тыс. чел. Пространственные характеристики территории, удерживавшейся окруженной группировкой, обеспечивали артиллерии Донского фронта осуществлять огневое поражение войск на всю глубину построения обороны противника. Резервы были полностью израсходованы, запасы материальных средств оставались незначительные. Подача запасов по воздуху, организованная германским командованием, была нарушена, а после потери противником аэродромов Тацинская, Морозовский, Чернышковский, Котельниково, Зимовники, Сальск и реализации мер по осуществлению воздушной блокады окруженной группировки — практически сорвана.
Донской фронт (62, 64, 57, 21, 65, 24, 66А), осуществлявший подготовку к наступательной операции с целью ликвидации окруженной группировки, к 10 января 1943 г. имел в своем составе сд — 39, сбр — 10, тбр — 4, тп — 12; для огневого поражения противника в составе группировки имелось: гвардейских тяжелых минометных бригад — 5, гвардейских минометных полков — 14, минометных полков — 10, артиллерийских полков — 89.
Замыслом операции предусматривалось:
нанесением рассекающих ударов расчленить окруженную группировку и уничтожить ее по частям;
главный удар нанести войсками 65А и смежных флангов 21 и 24А в направлении юго-вост. нп Вертячий — завод «Красный Октябрь»;
другой удар нанести смежными флангами 64 и 57А в направлении Варваровка — Басаргино;
силами 66А и 62А нанести удары по сходящимся направлениям вост. нп Кузьмичи — Городище и Бобров — Городище.
Для введения германского командования в заблуждение относительно места сосредоточения основных усилий были организованы и проведены демонстративные действия, имитировавшие создание крупной группировки войск за левым флангом 24А в районе Самофаловка.
На направлении главного удара было создано превосходство в силах над противником по численности боевых войск в 3 раза, по танкам в 1,2 раза, по орудиям и миномета в 15 раз.
8 января германскому командованию был предъявлен ультиматум с предложением прекратить сопротивление и капитулировать. Ультиматум был отклонен. Противник рассчитывал, связав сражением войска Донского фронта, не допустить их переброски на Северный Кавказ для действий против основных сил группы армий «А».
10 января после 55-минутной огневой подготовки, в которой участвовали артиллерия и авиация, войска Донского фронта перешли в наступление. К исходу дня на направлении главного удара оборона противника была прорвана на глубину 6—8 км, к исходу 12 января войска 65А вышли к р. Россошка, продвинувшись на 10—12 км. Одновременно на направлении другого удара войска 64А и 57А вклинились в оборону противника на 6—8 км. В течение паузы 13—14 января войска Донского фронта провели частичную перегруппировку сил и, нарастив усилия, 15 января возобновили наступление. Рубеж обороны противника, для которого он использовал средний оборонительный обвод, был прорван, и войска противника начали поспешный отход к Сталинграду. 17 января войска 64, 57, 21, 65, 24А вышли на рубеж Воропоново — хут. Гончара — Большая Россошка — южн. нп Самофаловка, на котором встретили упорное сопротивление противника. С утра 22 января наступление после четырехдневной подготовки было возобновлено. Оборона противника по внутреннему оборонительному обводу после нескольких огневых ударов была 25 января прорвана. К исходу 26 января войска 21А и 62А соединились в районе Мамаева кургана. Группировка противника была расчленена на северную (район Сталинградского тракторного завода и завода «Баррикады») и южную (в центральной части города).
31 января прекратила сопротивление южная группировка. Вместе с войсками сдался в плен командующий 6А генерал-фельдмаршал Паулюс. 2 февраля после очередного огневого удара прекратила сопротивление северная группировка.
Таким образом, 2 февраля 1943 г. в результате наступательной операции Донского фронта, являвшейся основным содержанием третьего этапа контрнаступательной операции группы фронтов на сталинградском направлении, группировка войск противника (6А, часть сил 4ТА), окруженная в районе Сталинграда, была полностью ликвидирована. В ходе операции было уничтожено 22 дивизии противника. Только в плен нашими войсками было взято более 91 тыс. солдат и офицеров. Эти потери были для германских вооруженных сил невосполнимы. Противник лишился отборных, имевших большой боевой опыт соединений, укомплектованных хорошо обученным личным составом, обладавшим высокой психологической устойчивостью, что позволяло сохранять боеспособность войск в течение длительного времени, несмотря на безнадежность положения и неизбежность поражения в боях в окружении.
Одновременно с периодом подготовки и проведения третьего этапа контрнаступательной операции на сталинградском направлении войска на внешнем фронте окружения подготовили и провели наступательные операции, являвшиеся непосредственным продолжением операций второго этапа контрнаступления.
2 января 1943 г. войска Южного фронта (2 гв. А, 51, 28А) и левого фланга Юго-Западного фронта (5ТА, 5УдА) перешли в наступление, нанося несколько рассекающих ударов в общем направлении на запад.
Успешно развивая наступление, к исходу 16 января войска вышли на рубеж: 5ТА — иск. Скосырская — Крылов; 5 УдА — иск. Крыло — Николаевская; 2 гв. А — иск. Николаевская — Багаевская — р. Маныч — сев.-вост. нп Веселый; 51А — сев.-вост. нп Веселый, Пролетарская; 28А — иск. Пролетарская — Дивное. Создалась угроза выхода войск левого крыла Юго-Западного фронта через открытый левый фланг в тыл армейской группы «Фреттер-Пико», оборонявшейся в полосе Чертково — Скосырская. Войска Юго-Западного фронта начали преследование поспешно отходившего противника. Одновременно войска левого крыла Южного фронта перешли на левый берег р. Маныч и отбросили противника до рубежа Красный Маныч — Богородицкое.
К исходу 24 января войска Юго-Западного и Южного фронтов вышли на рубеж Старобельск — сев. г. Ворошиловград — р. Северский Донец — Каменск — устье р. Калитва — устье р. Северский Донец (при впадении в р. Дон) — р. Дон — Багаевская — зап. нп Красный Маныч — Богородицкое.