Przegrana Niemców w tej batalii zmusiła Hitlera do odwrotu, upadł także mit niezwyciężonego Wehrmachtu. Po kapitulacji do sowieckiej niewoli dostało się ponad 90 tysięcy żołnierzy niemieckich, w tym 22 generałów. Wśród nich był dowódca 6. Armii Polowej feldmarszałek Friedrich Paulus. Stał się on pierwszym niemieckim feldmarszałkiem, który podczas II wojny światowej skapitulował i dał się wziąć do niewoli.

Niemcy zdecydowali o ofensywie stalingradzkiej, licząc, że zdobycie miasta otworzy im drogę na Kaukaz i spowoduje dostęp do bogatych złóż strategicznych surowców naturalnych. Chodziło głównie o ropę naftową, niezbędną dla zabezpieczenia dalszych zbrojnych działań Wehrmachtu na Wschodzie.

W połowie lipca 1942 roku armia niemiecka dotarła na przedpola miasta. Przyjmuje się, że bitwa o Stalingrad, obecny Wołgograd, rozpoczęła się 23 sierpnia. Tego dnia niemieckie bombowce zamieniły miasto w ruinę.

Generalny szturm Stalingradu wojska Hitlera przeprowadziły 13 września 1942 roku. Po kilku tygodniach krwawych walk ulicznych Niemcy zaczęli zyskiwać przewagę, wówczas jednak rozpoczęła się dobrze zorganizowana kontrofensywa sowiecka. W listopadzie 1942 roku, w operacji "Uran", Armii Czerwonej udało się okrążyć wojska osi pod Stalingradem. Niemcy zostali otoczeni i zamknięci w tak zwanym kotle, a tym samym odcięci od źródeł zaopatrzenia. Nie zdawali sobie sprawy, że ich ofensywa zamieni się w jedną z najbardziej krwawych bitew wszech czasów. Nie byli gotowi na odparcie dobrze zaplanowanego kontrataku. Zamknięcie kotła stalingradzkiego przez wielu historyków uważane jest za moment przełomowy II wojny światowej.

W obliczu beznadziejnej sytuacji frontowej, silnego mrozu i głodu, wbrew rozkazom Hitlera, 31 stycznia 1943 roku generał Paulus podjął samowolnie decyzję o kapitulacji. Do godzin popołudniowych 2 lutego broniły się oddziały walczące w północnej części miasta, które nie otrzymały rozkazów o zakończeniu walk.

Dzień przed kapitulacją Friedrich Paulus został awansowany przez Hitlera do stopnia feldmarszałka. Kanclerz Rzeszy liczył na to, że dowódca nie skapituluje i popełni samobójstwo, bowiem od 1871 roku żaden niemiecki feldmarszałek nie dał się żywcem wziąć do niewoli. W mniemaniu Hitlera samobójstwo Paulusa stanowiłoby symbol nieustępliwości wojsk niemieckich. Ten jednak bezwarunkowo poddał się dowódcy 64. Armii - generałowi Michaiłowi Szumiłowowi.

Choć klęska pod Stalingradem nie zniszczyła potencjału Niemców, to po niej rozpoczął się ich definitywny odwrót na zachód.