Určité úspěchy, které dosáhla Rudá armáda v zimě 1941 – 1942 stouply Stalinovi a členům vrchního velení do hlavy. Stalin zadal úkol, který spočíval v tom, nenechat Němce vydechnout a hnát je bez zastávky pořád dál na západ. K 1. březnu odhadovalo sovětské velení ztráty Wehrmachtu na východní frontě na 6,5 milionů mužů a panovalo přesvědčení, že Rudá armáda už má navrch nad německou jak v počtu vojáků, tak i ve výzbroji. Proto velení začalo plánovat útočné strategické operace v různých směrech – uvolnění blokády Leningradu, osvobození Donbasu a Krymu, odříznutí Rževského výběžku se záměrem do konce roku 1942 přenést boje na území nepřítele.
Ve skutečnosti však ztráty Němců činily něco přes 1 milion vojáků, což se na frontě také projevovalo. Hořkou skutečnost musel Stalin přiznat v rozkaze č. 277 („Zpátky ni krok!“) vydaném 28. července 1942, kde konstatoval, že jakýkoliv další ústup Rudé armády by nevyhnutelně vedl k neexistenci SSSR jako takového. Proto tímto rozkazem zakázal jednotkám ustupovat, pokud k tomu nedostanou přímý rozkaz od vyššího velení, a zřídil tzv. blokační jednotky, které postupovaly za útočícími oddíly s tím, že toho, kdo začne bez rozkazu vyššího velení ustupovat, prostě zastřelí.
K jedné z nejkrvavějších bitev vůbec došlo v této době u měst Ržev a Vjazma. Tam vznikl výběžek území ovládaného německou armádou, který Rudá armáda při ofenzivě začátkem roku nedobyla. Němci se tam postupně stále více opevňovali, aby výběžek odolal sovětskému tlaku. 30. července zahájila sovětská vojska ofenzívu, která měla Němce z tohoto prostoru vytlačit. Dosáhla sice dílčích úspěchů, ovšem po krvavých bojích byla akce 1. října ukončena. Celé operaci velel zástupce Hlavního stanu vrchního velení Georgij Konstantinovič Žukov. Ztráty na sovětské straně se nepodařilo nikdy objektivně vyčíslit. První rževské bitvy se účastnilo kolem 500 000 sovětských vojáků, z nichž 300 000 padlo. Ve vrcholné fázi této operace, k ní došlo v srpnu 1942, přicházel Žukov v průměru o 8000 vojáků a velitelů denně. To byl důsledek oblíbené sovětské útočné taktiky tzv. lidských vln – útok střídal útok, bez ohledu na ztráty, dokud obráncům nedošlo střelivo anebo dokud neusoudili, že jejich boj je tak jako tak beznadějný a nezlomili se psychicky. Žukov byl vždy náročný a tvrdý ke svým podřízeným velitelům a bezohledný vůči vojákům. A také plnil Stalinův rozkaz č. 277 („Zpátky ni krok!“), který byl pochopitelně „zákonem“ i pro něj. Rževský výběžek se ale ani tak zcela dobýt nepodařilo, i když si boje o něj vysloužily zcela zaslouženě přezdívku „mlýnek na maso“.
V následující operaci Mars, zvané též jako druhá rževsko-syčevská ofenzíva a uskutečněné ve dnech 25. listopadu až 20. prosince 1942 bylo cílem německé jednotky v prostoru Rževa odříznout od zbytku německé armády a obklíčit je. Jejím vedlejším cílem bylo také vázat v této operaci německé zálohy, aby nemohly být použity k vyproštění 6. německé armády o 300 000 mužích obklíčené od 23. listopadu u Stalingradu. Téměř souběžně s tou operací probíhaly boje o Velikije Luki a operace Uran tedy závěrečná fáze bitvy o Stalingrad.
Během zimy 1942-43 bojové střety u Rževa pomalu utichaly a obě znepřátelené strany se zakopaly. V únoru 1943 dostal německý generál Walter Model rozkaz stáhnout se ze Rževského výběžku a tím zkrátit frontovou linii. To se také koncem března 1943 stalo.
Jednotlivé operace z této fáze 2. světové války byly tehdy posuzovány a hodnoceny různě. Sovětská propaganda pochopitelně neustále vyzdvihovala neschopnost Němců dobýt Stalingrad, zatímco sovětskému neúspěchu u Rževa přisoudila jen okrajový význam. Žukov v dopise Stalinovi napsal, že Rževská operace splnila svůj účel, protože nebylo možné přesunout německé vojáky vázané obranou Rževa jako posily k útoku na Stalingrad.
Stalin tuto zprávu přijal s uspokojením a Žukovovi se tím jistě ulevilo. Bylo mu jasné, že první bitvu o Ržev prohrál, a ještě s obrovskými ztrátami. O tom, že pravým účelem této bitvy je skutečně jen a pouze vázat německé jednotky, aby se nemohly zapojit do bojů o Stalingrad, předem nevěděl. Bojoval tedy „doopravdy“ a dostatečně přesvědčivě, ne „na oko“, což by mohlo vzbudit podezření. Bitva o Ržev, byť prohraná, tak splnila naděje do ní vkládané, protože ve skutečnosti byla odlehčující a ne hlavní operací vojsk Rudé armády v této době.
V celé věci ale figuruje ještě jeden prvek. Některé prameny uvádí, že německý zpravodajec Reinhard Gehlen, za války vedoucí sovětské sekce německé výzvědné služby a po válce zakladatel kontrašpionážní služby v západním Německu, měl v sovětském generálním štábu špiona, který mu dodával zaručené zprávy týkající operativních rozhodnutí. Nevěděl však, že to je dvojitý agent a že jeho zprávy pro Němce připravuje samotný generální štáb, který tímto způsobem vlastně „řídí“ německou armádu. A té zřejmě podsunul právě tu myšlenku, že sovětskému velení jde především o Ržev, a ne o Stalingrad.
Sovětské vítězství u Stalingradu bylo první nesporným vítězstvím SSSR ve 2. světové válce a na jeho oslavu se v Kremlu rozezněly zvony. Paulusova armáda přestala de facto existovat. Ti z jejích vojáků, kteří se dostali do zajetí, putovali do zajateckých táborů v okolí Stalingradu. Ty přežilo asi 33 000 mužů, kteří byli deportování do gulagů na práci v dolech. Po válce do Německa se z nich vrátilo asi 6000.
Německem pochopitelně zcela jasně prohraná bitva u Stalingradu otřásla. Ve dnech 3. až 5. února 1943 tam byl vyhlášen celoříšský státní smutek, byly vyvěšeny černé prapory a byla zakázána filmová a divadelní představení. Důraz byl kladen na to, že tito Němci padli u Stalingradu proto, aby německý národ žil.
Generál Fridriech Paulus, kterého Hitler jmenoval 30. ledna 1943 polním maršálem, se navzdory Hitlerovu i všeobecnému očekávání nezastřelil, ale vzdal se Rusům i se zbytky své 6. armády. Stal se tak prvním německým polním maršálem, který upadl do zajetí. Strávil je v prominentním zajateckém táboře v suzdalském Spaso-Jevfimijově klášteře, přidal se na sovětskou stranu a svědčil proti svým bývalým německým spolubojovníkům v norimberském procesu. Zemřel ve svých 66 letech roku 1957 v Drážďanech s tím, že sám sebe považoval za tragickou postavu německého národa.
Sovětské vítězství u Stalingradu bylo rozhodující i v tom, že zastavilo postup německé armády směrem na Kavkaz, jehož cílem bylo získání naftových polí v okolí Baku a další postup do Indie. Tam se měla podle plánu německá vojska spojit s armádou svého spojence Japonska a učinit tak další krok ke kýžené světovládě.
