Обстановка, сложившаяся к январю 1943 г. на южном крыле советско-германского фронта, не только создала выгодные предпосылки для окончательной ликвидации войск противника, окруженных под Сталинградом, но и требовала решения этой задачи в кратчайший срок. Требовалось высвободить значительные силы советских войск для действий на других направлениях в развернувшемся общем наступлении Красной Армии, а также освободить сталинградский железнодорожный узел и восстановить железнодорожное сообщение с нашими войсками, наступавшими на Ростов и Донбасс. Фактически армия Ф.Паулюса получила свою последнюю задачу: продержаться как можно дольше и тем самым позволить группе армий «Дон» восстановить фронт и избежать окружения отходящей с Кавказа группы армий «А».

Ликвидация окруженной группировки противника была возложена на войска Донского фронта генерал-полковника К.К.Рокоссовского. В подготовке и проведении операции принимал участие представитель Ставки ВГК маршал артиллерии H.H.Воронов. Операция получила кодовое наименование «Кольцо».

Окончательный разгром армии Ф.Паулюса предполагалось осуществить традиционным способом: расчленением окруженной группировки на несколько частей с последующим уничтожением каждой из них в отдельности. Тем самым противник лишался возможности маневрировать силами по периметру котла.

Исходя из общего замысла операции, главный удар с целью расчленения окруженной группировки противника на две части намечалось нанести войсками 65-й армии и смежных с ней флангов 21-й и 24-й армий из района юго-восточнее Вертячий в общем направлении на завод «Красный Октябрь» (7 км юго-восточнее Городище). Выбор этого направления обусловливался тем, что здесь была возможность сосредоточить необходимые силы и средства без значительных перегруппировок. Кроме того, на этом направлении оборона немецких войск была наиболее слабой.

Главная ударная группировка, развернувшаяся на 16-километровом фронте, состояла из тринадцати стрелковых дивизий, восьми танковых полков, одной танковой бригады, сорока четырех артиллерийских, пяти минометных, восьми гвардейских минометных полков и четырех тяжелых гвардейских минометных бригад. Всего на направлении главного удара было сосредоточено 33% всех стрелковых дивизий, 50% артиллерийских, 57% гвардейских минометных и 75% танковых полков.

Это позволило на направлении главного удара создать значительные плотности сил и средств. В полосе 65-й армии на одну дивизию приходилось 1,5 км фронта. На 1 км фронта наступления приходилось 135 орудий и минометов и 10 танков. На 9-километровом участке прорыва армии артиллерийская плотность была доведена до 167 орудий и минометов на 1 км фронта.

Второй удар наносился смежными флангами 64-й и 57-й армий из района Варваровки в общем направлении на ст. Басаргино с целью прорыва вражеской обороны на р. Червленная и развития наступления в тыл западной части группировки немецких войск с целью ее отсечения и уничтожения. В дальнейшем удар этих армий должен был слиться с основным ударом, наносимым главной ударной группировкой фронта. В состав второй ударной группировки входило пять стрелковых дивизий, две стрелковые и три танковые бригады, три танковых, девятнадцать артиллерийских, один минометный и два гвардейских минометных полка и одна гвардейская тяжелая минометная бригада.

66-я и 62-я армии должны были нанести удары по сходящимся направлениям на Городище с целью отсечения и уничтожения северо-восточной группировки противника.

Все армии фронта, за исключением 24-й, были построены в два эшелона. 24-я армия была построена в один эшелон.

В целях дезориентации немецкого командования о направлении главного удара командованием Донским фронтом была осуществлена имитация сосредоточения крупной группировки за левым флангом 24-й армии в районе Самофаловки. Для этой цели были использованы макеты танков и орудий.

К началу операции Донской фронт в составе семи армий имел тридцатьдевять стрелковых дивизий, десять стрелковых и четыре танковые бригады, двенадцать танковых полков, восемьдесят девять артиллерийских, десять минометных и четырнадцать гвардейских минометных полков и пять гвардейских тяжелых минометных бригад. Средняя численность стрелковых дивизий по армиям колебалась от 4,5 до 5,5 тыс. человек. Большинство соединений участвовало в боях если не с самого начала битвы за город Сталинград в августе — сентябре 1942 г., то с момента перехода в контрнаступление в ноябре 1942 г. В составе войск Донского фронта насчитывалось 254 танка, около 2500 орудий, свыше 6000 минометов (не считая реактивных) и около 400 самолетов.

Войска К.К.Рокоссовского, не имея большого превосходства над противником в живой силе, значительно превосходили их в артиллерии. На направлении же главного удара, в полосе 65-й армии, наши войска превосходили противника по пехоте в 3 раза, по танкам в 1,2 раза и по артиллерии в 15 раз. Назначение представителем Ставки ВГК маршала артиллерии Н.Н.Воронова представляется не случайным.

За два дня до начала операции «Кольцо», 8 января 1943 г., согласно старым традициям ведения войны, советское командование предъявило командованию окруженных под Сталинградом немецких войск ультиматум с предложением «во избежание напрасного кровопролития» прекратить бессмысленное сопротивление и капитулировать. Генерал-полковник Ф.Паулюс отклонил его после переговоров с ОКХ и по приказу Гитлера. Судя по всему, немецкое командование рассчитывало силами обреченной 6-й армии сковать советские войска в районе Сталинграда и создать условия для организованного отвода основных сил группы армий «А» с Северного Кавказа в Донбасс через Ростов.

Утром 10 января войска Донского фронта перешли в наступление. Атаке пехоты и танков предшествовала непосредственная авиационная и мощная 55-минутная артиллерийская подготовка. К исходу дня на ряде участков оборона противника была прорвана на глубину 6—8 км. Вечером 10 января командующий группой армий «Дон» докладывал Гитлеру:

«Командующий 6-й армией доносит о прорывах крупных сил русских на севере, западе и юге, нацеленных на Карповку и Питомник. 44-я и 76-я пехотные дивизии понесли тяжелые потери; 29-я моторизованная дивизия имеет только отдельные боеспособные части. Нет никаких надежд восстановить положение. Оставлены Дмитриевка, Цыбенко и Ракотино».

11 и 12 января войска Донского фронта, ломая сопротивление отдельных боеспособных частей противника, продолжали продвигаться вперед, и к исходу 12 января главная ударная группировка фронта вышла на р. Россошка. На направлении удара войск 64-й и 57-й армий была прорвана оборона противника на р. Червленная, и советские войска продвинулись здесь на 6—8 км.

Попытка немецкого командования задержать дальнейшее продвижение советских войск на своем втором оборонительном рубеже, который в основном проходил по среднему сталинградскому оборонительному обводу, успеха не имела. Войска Донского фронта, проведя в течение 13 и 14 января перегруппировку сил, с утра 15 января возобновили наступление. К середине дня оборона была прорвана. Остатки 6-й армии стали отходить к развалинам Сталинграда. К 16 января территория района окружения 6-й армии сократилась до размеров, составлявших менее трети первоначальной. Преследуя отходившие части противника, войска Донского фронта к исходу 17 января вышли на линию Большая Россошка, Гончара, Воропоново, где встретили упорное сопротивление противника на старых советских укреплениях на подступах к городу.