Umjesto masovnih sukoba vodila se bitka za svaku zgradu, ulicu, trg. Nijemci su ga prozvali ´rattenkrieg´ (rat štakora). Bitka za Staljingrad donijela i razne inovacije u ratovanju. Nijemci su počeli koristiti puške sa zaobljenom cijevi, kojom se moglo pucati bez izlaženja iz zaklona, dok su Rusi unosili pravu pometnju svojim lakim zrakoplovima koji su se praktički beščujno probijali iznad njemačkih položaja i zasipali ih bombama.
Crvena armija je, pod zapovjedništvom Vasilja Žukova, 19. studenoga 1942. krenula u protuofenzivu, koju su Nijemci potcijenili. Sovjeti su angažirali 500.000 vojnika, 1.400 zrakoplova i 900 tenkova. Nakon samo tri dana od početka protuofenzive oko 200.000 njemačkih vojnika i njihovih pomagača našlo se u okruženju. Prve su se predale talijanske i rumunjske postrojbe. No, Hitler ni pod koju cijenu nije htio prihvatiti poraz, te je Von Paulusa unaprijedio u feldmaršala, poručujući mu da se niti jedan nacistički feldmaršal još nikada nije predao.
Definitivan kraj njemačkog pohoda na Staljingrad nazirao se 21. siječnja 1943. kada je Crvena armija zauzela posljednju poletno-sletnu pistu preko koje je Nijemcima stizala logistička podrška. Von Paulus je 31. siječnja potpisao predaju njemačkih snaga u južnom sektoru, a dva dana kasnije Crvenoj armiji su se predale i posljednje njemačke postrojbe.
Opsadu Staljingrada preživjelo je svega 90.000 njemačkih vojnika, a samo 5.000 njih se nakon rata vratilo živo u Njemačku iz ruskih zarobljeničkih logora.
General Žukov koji je izvojevao pobjedu, 1945. je predvodio napad na Berlin. Von Paulus je završio u ruskom zarobljeništvu. Godine 1946. je svjedočio u Nuernberškom procesu, a od 1953., kad je pušten iz zarobljeništva, živio je u Istočnoj Njemačkoj.