9月底，小胡子免去哈爾德陸軍總參謀長職務，接手的是駐法德軍總司令庫爾特·蔡茨勒上將。
德國內部出現分歧的時候，大胡子批準了朱可夫和華西列夫斯基擬定的反攻計劃，并親自將反攻計劃命名為“天王星行動”。
10月31號，天王星行動正式開始實施。
西南方面軍由瓦杜丁中將指揮，從頓河西岸的謝拉莫菲維奇和克利茨卡亞地域橋頭陣地實施主攻，突破正面羅馬利亞第3集團軍防御，目標直指頓河東岸的卡拉奇。
伏爾加格勒方面軍由葉廖緬科上將指揮，其任務是從伏爾加格勒南面向西北突擊，突破羅馬利亞第4集團軍防御，與西南方面軍在卡拉奇會師，完成對伏爾加格勒城內德軍的合圍。
同時頓河方面軍由羅科索夫斯基中將指揮，其任務是從伏爾加格勒西北向東南實施輔助性突擊，掩護西南方面軍的主攻。
計劃開始實施的當天，俄羅斯軍隊從冰天雪地里向軸心國部隊的防線發起攻擊。
羅馬尼亞軍隊不管是數量山，還是從意志上，以及裝備水平上，跟俄羅斯軍隊都有巨大差距。
負責主攻的西南方面軍由18個步兵師，和8個坦克旅，2個摩托旅，6個騎兵師，以及1個反坦克旅組成，并得到空軍第2，第17集團軍的支援。
面對數十萬俄羅斯軍隊的瘋狂攻擊，羅馬尼亞人根本無法阻止，西南方面軍只用了24小時就突破羅馬尼亞第3集團軍的防御陣地，
葉廖緬科上將指揮的伏爾加格勒方面軍，發起進攻的時間比西南方面軍晚一天。
11月1號，伏爾加格勒方面軍的第51、57、64集團軍也在南部轉入反攻，突破羅馬利亞第4集團軍的防線，主要由騎兵組成的羅馬尼亞人迅速被殲滅。
軸心國部隊此時已經是強弩之末，俄羅斯人的反擊非常迅猛，2號西南方面軍分批渡過頓河，3號西南方面軍和伏爾加格勒方面軍在卡拉奇會師，徹底完成對伏爾加格勒的包圍。
在包圍圈內，有德第6集團軍的5個軍22個師，羅馬尼亞和意大利部隊，以及部分克羅地亞軍隊，共約27萬人。
俄羅斯人反擊的速度，遠遠超出德國人的預料之外。
31號俄羅斯人剛剛發起反擊的時候，新任德國陸軍總參謀長蔡茨勒建議小胡子下令保盧斯撤離。
小胡子的信心也開始動搖。
在法國戰役期間犯過錯的戈林再次向小胡子保證，他率領的德國空軍有能力通過“空中橋梁”，為伏爾加格勒城內的第6集團軍提供空中補給。
小胡子再次信了戈林的邪。
說起來很神奇，雖然戈林犯過無數錯誤，不過小胡子對戈林的信任從來沒有動搖過。
就算戈林說德國空軍可以從柏林起飛，對比勒陀利亞實施轟炸，估計小胡子也堅信不疑。
保盧斯沒能等到小胡子的撤退命令，等來的是第6集團軍重組為“伏爾加壁壘集團軍”的命令。
小胡子命令保盧斯無論如何也要堅持作戰，哪怕戰斗到最后一兵一卒，一槍一彈，也不能從伏爾加格勒撤退。