Осенью советский генерал Георгий Константинович Жуков, ответственный за стратегическое планирование в районе Сталинграда, сосредоточил советские силы в степях к северу и югу от города. Северный фланг Германии был особенно уязвим, поскольку его защищали венгерские и румынские части с плохой техникой и низким моральным духом. План Жукова состоял в том, чтобы удержать немцев на юге города, прорвать широкие, слабо защищенные немецкие фланги и окружить немцев внутри Сталинграда. Эта операция, кодовое название которой было «Уран», была начата 19 ноября 1942 года, одновременно с операцией «Марс», направленной в сторону центра.
Советские части атаковали под командованием генерала Николая Ватутина. В их состав входили три полные армии:1-я гвардейская, 5-й танковый полк и 21-я армия, включавшая в общей сложности восемнадцать пехотных дивизий, восемь танковых бригад, две моторизованные бригады, шесть кавалерийских дивизий и противотанковую бригаду. Румынские войска продолжали безрезультатно запрашивать подкрепление. Растянутая, численно превосходящая и плохо оснащенная, 3-я румынская армия, удерживавшая северный фланг 6-й немецкой армии, была разбита после почти чудесной однодневной обороны.
22 ноября две клешни встретились у Калача, завершив окружение Сталинграда.