1942年5月，德国人到达了亚洲，进行高加索战役，布琼尼元帅力主把苏军撤退到了高加索山脉，德军为此拿出曾在阿尔卑斯山训练过的山地突击兵来进攻，但是在高加索地区苏联军队顽强的抵抗下和北部苏军的牵制、骚扰，德军始终无法实现占领高加索地区的目标，为此希特勒决定暂缓进攻高加索地区，转而进攻南线德军北面的斯大林格勒，并希望以此从南面包抄莫斯科。
1942年7月28日，斯大林发布了著名的第272号命令，指出苏军目前缺少的不是飞机大炮坦克这些武器装备，而是缺少一项铁的秩序和纪律，没有最高统帅部的命令，苏军各部队不准后退一步。这项命令虽然严厉，但是在非常时期给德军造成严重的阻碍。政府有责任有权力阻止外来侵略，所以苏联最高统帅部提出这项命令也无可厚非，希特勒下令就地枪决苏联政治委员，更激起苏联指战员的抵抗热情。“救火队长”朱可夫大将被派往斯大林格勒战场，
9月13日，德军突破斯大林格勒的外围，虽然德军往往通过优势兵力占领一片区域，但是区域内总有一些建筑物被苏军牢牢把控，德军往往花费极大的代价才攻下那些建筑物，但是时间来到晚上，建筑又被苏军给夺回去，德军不得不将军队分散成小股部队，与苏军争夺每一栋建筑物，苏军和德军陷入了长久的巷战，驻守斯大林格勒只剩下了崔可夫的62集团军。
苏军和德军又陷入了高地争夺战，马马耶夫岗是位于伏尔加河和斯大林格勒的高地，一直持续到1943年的1月底，马马耶夫岗一直是苏德双方反复争夺的地方，苏联红军为了夺回被德军占领的马马耶夫岗，多次发起了与德军同归于尽的冲锋，后来那里也安葬了多位斯大林格勒保卫战的英雄。如今在马马耶夫山岗之上，耸立着一尊高85米、重达800吨的妇女塑像，塑像面向波涛滚滚的伏尔加河，她右手执利剑，左手指向柏林，召唤英勇苏联儿女们来保卫他们的母亲，这座塑像的名字就叫做“祖国母亲在召唤”。
1942年12月15日，苏军发动天王星行动，对斯大林格勒的德军进行包围，同时发动火星行动，阻止斯大林格勒外的德军实施增援。德军启用了全部的预备队救援保卢斯的第六集团军，德军总参谋部预备队也从斯摩棱斯克赶来增援，被包围的保卢斯多次请求撤退，均被希特勒拒绝，并且希特勒命令保卢斯继续进攻斯大林格勒，希特勒太过狂妄，过于相信德国空军元帅戈林对第六集团军军需保障的承诺，在苏军猛烈的攻击下，保卢斯在斯大林格勒投降。斯大林格勒保卫战的结束，苏军获得了胜利。
德军失败的原因：战略企图与实力相脱节，过高估计自己的力量；兵力部署分散，形不成进攻重点；希特勒瞎指挥；后勤供应困难等。此战轴心国损失了其在东线战场的四分之一的兵力，德军从此一蹶不振，直至柏林被攻克，德军投降。
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