19 ноября 1942 года началось наступление Красной Армии в рамках операции «Уран». 23 ноября в районе Калача замкнулось кольцо окружения вокруг 6-й армии вермахта. Выполнить план «Уран» полностью не удалось, так как не удалось расчленить 6-ю армию на две части с самого начала (ударом 24-й армии в междуречье Волги и Дона). Попытки ликвидировать окружённых с ходу в этих условиях также не удались, несмотря на значительное превосходство в силах — сказывалась превосходящая тактическая подготовка немцев. Однако 6-я армия была изолирована и запасы топлива, боеприпасов и продовольствия прогрессивно сокращались, несмотря на попытки снабжения её по воздуху, предпринятые 4-м воздушным флотом под командованием Вольфрама фон Рихтгофена.

По замыслу советского командования, после разгрома 6-й армии, силы, занятые в операции «Уран», разворачивались на запад и наступали по направлению к Ростову-на-Дону в рамках операции «Сатурн». Одновременно с этим южное крыло Воронежского фронта наносило удар по 8-й итальянской армии к северу от Сталинграда и наступало прямо на запад (к Донцу) со вспомогательным ударом на юго-запад (к Ростову-на-Дону), прикрывая северный фланг Юго-Западного фронта в период гипотетического наступления. Однако в связи с неполной реализацией «Урана», «Сатурн» был заменён на «Малый Сатурн». Рывок к Ростову-на-Дону (из-за нехватки семи армий, скованных 6-й армией под Сталинградом) уже не планировался, Воронежский фронт вместе с Юго-Западным и частью сил Сталинградского фронта имели целью отбросить противника на 100—150 км на запад от окружённой 6-й армии и разгромить 8-ю итальянскую армию (Воронежский фронт). Наступление планировалось начать 10 декабря, однако проблемы, связанные с подвозом новых частей, необходимых для операции (имевшиеся на месте были связаны под Сталинградом), привели к тому, что А. М. Василевский санкционировал (с ведома И. В. Сталина) перенос начала операции на 16 декабря. 16—17 декабря фронт немцев на Чире и на позициях 8-й итальянской армии был прорван, советские танковые корпуса устремились в оперативную глубину. Манштейн сообщает,что из итальянских дивизий только одна легкая и одна- две пехотные дивизии оказали сколько-нибудь серьезное сопротивление, штаб 1-го румынского корпуса в панике бежал со своего командного пункта. К исходу 24 декабря советские войска вышли на рубеж Миллеророво, Тацинская, Морозовск. За восемь дней боев подвижные войска фронта продвинулись на 100- 200 км. Однако в середине 20-х чисел декабря к группе армий «Дон» стали подходить оперативные резервы (четыре немецких танковых дивизии, хорошо укомплектованных), первоначально предназначенные для нанесения удара в ходе операции «Винтергевиттер». К 25 декабря эти резервы нанесли контрудары, в ходе которых отсекли 24 танковый корпус В. М. Баданова, только что ворвавшийся на аэродром в Тацинской (около 300 немецких самолётов при этом было уничтожено на аэродроме и в эшелонах на станции). К 30 декабря корпус из окружения вырвался, дозаправив танки смесью захваченного на аэродроме авиационного бензина с моторным маслом. К концу декабря наступавшие войска Юго- Западного фронта достигли рубежа Новая Калитва, Марковка, Миллерово, Чернышевская. В результате Среднедонской операции были разгромлены основные силы 8-й итальянской армии ( за исключением Альпийского корпуса, не попавшего под удар), завершен разгром 3-й румынской армии, нанесен большой урон оперативной группе "Холлидт". 17 дивизий и три бригады фашистского блока оказались уничтоженными или понесли большой урон. В плен было взято 60 000 солдат и офицеров противника. Разгром итальянских и румынских войск создал предпосылки для перехода Красной Армии в наступление на Котельниковском направлении, где войска 2-й гвардейской и 51-й армий к 31 декабря вышли на рубеж Тормосин, Жуковская, Коммисаровский, продвинувшись на 100- 150 км завершили разгром 4-й румынской армии и отбросили части вновь сформированной 4-й танковой армии на 200 км от Сталинграда. После этого линия фронта временно стабилизировалась, так как ни советские, ни немецкие войска не имели достаточно сил, чтобы прорвать тактическую зону обороны противника.