德国内部出现分歧的时候，大胡子批准了朱可夫和华西列夫斯基拟定的反攻计划，并亲自将反攻计划命名为“天王星行动”。
10月31号，天王星行动正式开始实施。
西南方面军由瓦杜丁中将指挥，从顿河西岸的谢拉莫菲维奇和克利茨卡亚地域桥头阵地实施主攻，突破正面罗马利亚第3集团军防御，目标直指顿河东岸的卡拉奇。
伏尔加格勒方面军由叶廖缅科上将指挥，其任务是从伏尔加格勒南面向西北突击，突破罗马利亚第4集团军防御，与西南方面军在卡拉奇会师，完成对伏尔加格勒城内德军的合围。
同时顿河方面军由罗科索夫斯基中将指挥，其任务是从伏尔加格勒西北向东南实施辅助性突击，掩护西南方面军的主攻。
计划开始实施的当天，俄罗斯军队从冰天雪地里向轴心国部队的防线发起攻击。
罗马尼亚军队不管是数量山，还是从意志上，以及装备水平上，跟俄罗斯军队都有巨大差距。
负责主攻的西南方面军由18个步兵师，和8个坦克旅，2个摩托旅，6个骑兵师，以及1个反坦克旅组成，并得到空军第2，第17集团军的支援。
面对数十万俄罗斯军队的疯狂攻击，罗马尼亚人根本无法阻止，西南方面军只用了24小时就突破罗马尼亚第3集团军的防御阵地，
叶廖缅科上将指挥的伏尔加格勒方面军，发起进攻的时间比西南方面军晚一天。
11月1号，伏尔加格勒方面军的第51、57、64集团军也在南部转入反攻，突破罗马利亚第4集团军的防线，主要由骑兵组成的罗马尼亚人迅速被歼灭。
轴心国部队此时已经是强弩之末，俄罗斯人的反击非常迅勐，2号西南方面军分批渡过顿河，3号西南方面军和伏尔加格勒方面军在卡拉奇会师，彻底完成对伏尔加格勒的包围。
在包围圈内，有德第6集团军的5个军22个师，罗马尼亚和意大利部队，以及部分克罗地亚军队，共约27万人。
俄罗斯人反击的速度，远远超出德国人的预料之外。
31号俄罗斯人刚刚发起反击的时候，新任德国陆军总参谋长蔡茨勒建议小胡子下令保卢斯撤离。
小胡子的信心也开始动摇。
在法国战役期间犯过错的戈林再次向小胡子保证，他率领的德国空军有能力通过“空中桥梁”，为伏尔加格勒城内的第6集团军空中补给。
小胡子再次信了戈林的邪。
说起来很神奇，虽然戈林犯过无数错误，不过小胡子对戈林的信任从来没有动摇过。
就算戈林说德国空军可以从柏林起飞，对比勒陀利亚实施轰炸，估计小胡子也坚信不疑。
保卢斯没能等到小胡子的撤退命令，等来的是第6集团军重组为“伏尔加壁垒集团军”的命令。
小胡子命令保卢斯无论如何也要坚持作战，哪怕战斗到最后一兵一卒，一枪一弹，也不能从伏尔加格勒撤退。
很快戈林给小胡子的承诺就彻底破灭，进入冬季之后，俄罗斯的环境极其恶劣，德国空军的出动受到巨大影响。
现在的俄罗斯军队，也不再是去年的那支俄罗斯军队，拥有南部非洲和美国的援助，俄罗斯军队装备了大量防空武器，德国空军对第6集团军的空投受到极大影响。
包围圈内的德军，每天需要大约700吨补给物资。
德国空军的运输上限是300吨。
实际空投到伏尔加格勒的物资更是减少到