В начале декабря 1942 г. войска Сталинградского и Донского фронтов развернули наступательные действия с целью ликвидации окруженной группировки. Недостаток сил не дал возможности сразу добиться успеха. Уничтожение окруженной группировки пришлось на время отложить из-за необходимости надежно обеспечить отражение вражеских ударов извне.

Выполнение этой задачи стало содержанием второго этапа контрнаступления. Советское командование предвидело, что после окружения под Сталинградом противник будет стремиться деблокировать свои войска. Чтобы не допустить этого, войска внешних флангов Юго-Западного и Сталинградского франтов должны были образовать широкий промежуток между окруженной группировкой и основным (внешним) фронтом войск противника. К концу ноября он составлял от 40 до 140 км.

Первые попытки гитлеровского командования деблокировать окруженные войска не представляли большой опасности. Враг еще не имел в достаточном количестве войск в тех районах, откуда ему приходилось наступать. Положение ухудшилось с подходом резервов и перегруппировкой сил, которые остались у гитлеровского командования на Сталинградском направлении. Фашистские войска начали концентрироваться в районах Тормосина и Котельниковского, на юго-запад от Сталинграда. Тормосинская группировка имела одну танковую и четыре пехотные дивизии, из них три были на самолетах доставлены из Германии. Котельниковская группировка состояла из трех танковых дивизий, переброшенных из Франции, Северного Кавказа и из-под Брянска. В нее входили и остатки 4-й румынской армии. Эти войска, вместе с окруженными под Сталинградом, были включены в новосозданную группу армий «Дон». Возглавил эту группу штаб 11-й армии вместе с ее командующим фельдмаршалом Э. Манштейном. Сама 11-я армия после Севастополя была направлена под Ленинград, а также частично использовалась для латания различных участков гитлеровского Восточного фронта. Заданием группы армий «Дон» являлось деблокирование окруженной под Сталинградом группировки и восстановление положения, существовавшего до 19 ноября.

12 декабря котельниковская группировка под командованием генерала Г. Гота перешла в наступление, нанося удар на узком фронте вдоль железной дороги Тихорецк — Сталинград. В ее составе впервые действовал батальон новых тяжелых танков типа «Тигр». Они имели 120-миллиметровую лобовую броню, 88-миллиметровое орудие и в то время были наиболее мощными танками в мире. Массированными танковыми ударами врагу удалось за 3 суток продвинуться на 45 км. Оборонявшие этот участок фронта войска ослабленной в предыдущих боях 51-й армии имели вдвое меньше орудий и в 5 раз меньше танков. Но к тому времени советские воины прошли школу сталинградского сражения и проявили поистине железную стойкость. Несмотря на огромное превосходство в танках, враг всюду встречал ожесточенное сопротивление и дорого платил за каждый километр.

Самым ожесточенным был бой 18 декабря возле хутора Верхнекумского. На высоту 137,2, которую обороняли стрелковая рота, взвод бронебойщиков и батарея противотанковых орудий, наступали 30 вражеских танков и батальон пехоты. Советские воины, которыми командовал старший лейтенант П. Н. Наумов, отразили три атаки. Многие бойцы погибли, но кто еще мог держать оружие, оставались в строю. Враг сумел захватить высоту только тогда, когда некому ее было защищать. Здесь он потерял 18 танков и около 300 солдат и офицеров. Но уже к исходу дня контрударом советских танков и пехоты фашисты были отброшены с высоты, а наша оборона полностью восстановлена.

Ударная группировка генерала Гота несла большие потери, но продолжала рваться к окруженным войскам. Для ее подкрепления в бой была брошена еще одна танковая дивизия.

19 декабря противник форсировал но льду р. Мышкову и преодолел две трети пути к окруженным войскам, от которых Гота теперь отделяли 35–40 км. Заканчивала подготовку к наступлению и тормосинская группировка. Создалась реальная угроза деблокирования окруженной сталинградской группировки врага. Командующий окруженными войсками генерал Ф. Паулюс в тот день получил приказ подготовиться к нанесению встречного удара, но осуществить его он не мог из-за отсутствия для танков горючего.

По первому замыслу советского командования, после окружения противника под Сталинградом войска Воронежского и правого фланга Юго-Западного фронтов должны были наступать со Среднего Дона, южнее Воронежа, на Ростов. Таким ударом — под корень гитлеровского летнего наступления 1942 г. — предусматривалось полностью отрезать все вражеские армии, прорвавшиеся на восток. Осуществление этого замысла могло бы привести к окружению и полному уничтожению всего южного крыла фронта противника. Однако в связи с обострением положения в декабре план был изменен. Наступление со Среднего Дона теперь велось не на юг (Ростов), а на юго-восток, в тылы вражеской группы армий «Дон», чтобы ликвидировать опасность ее прорыва к сталинградской группировке фашистов. Гибкая стратегия советского командования сорвала действия врага по деблокированию войск Паулюса.

16 декабря Воронежский и Юго-Западный фронты перешли в наступление. За 3 суток вражеская оборона на Среднем Дону на протяжении 200 км, от Новой Калитвы до Чернышевской, была прорвана в пяти местах. Советские танковые корпуса преодолели от 100 до 200 км и в тылу группы армий «Дон», на рубеже Миллерово — Тацинская — Морозовская, завязали бои с четырьмя пехотными вражескими дивизиями, предназначенными для деблокирования войск сталинградской группировки. 24-й танковый корпус генерала В. М. Баданова в ходе глубокого дерзкого рейда захватил под Тацинской один из главных аэродромов, через которые снабжались окруженные под Сталинградом войска. Гусеницами танков на аэродроме было уничтожено около 350 транспортных самолетов. Огромные запасы продовольствия, горючее, боеприпасы врага стали добычей огня. В результате ударов советских войск на Среднем Дону к концу декабря было разбито 11 итальянских, румынских и немецких дивизий и две бригады. В ходе этих боев прекратила существование тормосинская группировка фашистских войск. Был ликвидирован 350-километровый вражеский фронт по рекам Дон и Чир. Командование противника потеряло территорию глубиной в 150–200 км и последнюю надежду деблокировать окруженные под Сталинградом войска.

Непрерывно продолжались ожесточенные бои с группировкой генерала Гота. Опа штурмовала оборону советских войск по р. Мышковой, юго-западнее Сталинграда, пытаясь любой ценой прорваться к окруженным войскам. Бои достигли небывалой ожесточенности 19 декабря, когда генерал Гот бросил в наступление 300 танков. Ни разу еще с начала войны гитлеровское командование не наносило такого массированного танкового удара на ограниченном участке фронта. Советские воины героически отбивали яростные атаки врага. На помощь частям 51-й армии форсированным маршем подходили соединения 2-й гвардейской армии генерала Р. Я. Малиновского, перебрасываемые с северного фаса сталинградского котла. Соотношение сил быстро менялось в пользу советских войск.

24 декабря войска Сталинградского фронта под командованием генерала А. И. Еременко перешли в наступление против армейской группы Гота. Два стрелковых корпуса 2-й гвардейской армии нанесли удар по Котельниково с севера, два механизированных корпуса — с юга, 51-я армия наступала с северо-востока. В результате тяжелых боев, продолжавшихся до 31 декабря, вражеская котельниковская группировка была разбита, остатки ее отброшены на 200 км к юго-западу от Сталинграда.

Так закончился второй этап сталинградского контрнаступления советских войск. Удары войск трех советских фронтов свели на нет усилия фашистского командования освободить свою окруженную группировку. К тому времени она была сжата на участке, напоминавшем вытянутый с запада на восток ромб, острый конец которого цеплялся за Сталинград. Положение окруженных войск ухудшалось с каждым днем. Им не хватало продовольствия, медикаментов, теплого обмундирования. Огромное количество автотранспорта и военной техники бездействовало из-за отсутствия горючего. Войска Паулюса были блокированы с воздуха. Советская авиация и артиллеристы-зенитчики плотно перекрыли путь вражеским самолетам. Фашистская авиация, снабжая окруженную группировку, несла большие потери и вместо минимально необходимых ежесуточно 500 т грузов доставляла не более 100 т. В окруженных войсках распространились заболевания, участились случаи обморожения.