Как это обычно бывает в маневренном сражении, линия фронта формировалась обменом ударами. Первый приказ, который получила 304-я пехотная дивизия по прибытии в район Миллерово, нацеливал соединение на удар в направлении коммуникаций 24-го и 25-го советских танковых корпусов, проходящих по долине реки Калитва. Однако неопытная пехотная дивизия столкнулась с серьезными проблемами в ходе преодоления даже слабой обороны флангов советского наступления.
Недостаточную подготовку пехоты, неспособную эффективно преодолевать оборону противника штурмовыми группами, обычно усиливали танками. Так же поступил Фреттер-Пико: 304-й пехотной дивизии был подчинен только что прибывший на фронт 138-й танковый батальон (8 Pz.III и 30 Pz.IV с длинноствольной пушкой). По существу, начался закат немецких танковых войск. Они были ориентированы на 100 %-ное использование танков в самостоятельных механизированных соединениях. Однако обстановка на фронте все чаще заставляла бросать в бой танковые батальоны в качестве средства непосредственной поддержки пехоты. Пехотная дивизия и танковый батальон наносили контрудары в направлении Миллерово и на восток по флангам 24-го и 25-го танковых корпусов.
Колонна автомашин итальянского альпийского корпуса, брошенных во время отступления. На переднем плане грузовик Fiat 626
Во время боев за Миллерово произошел эпизод, показывающий, что не всегда удавалось захватывать мосты внезапной атакой. 14 января группа танков с танковым десантом прорвалась к Каменску (Каменск-Шахтинский). Мост через Северский Донец оборонялся зенитчиками, несколькими противотанковыми пушками. Однако, пока танки неслись через город, охрана моста была предупреждена, и взять его внезапной атакой не удалось. Танки были подбиты зенитками и противотанковыми пушками, на пехотинцев обрушился огонь 20-мм зенитных автоматов. Для таких эпизодов у немцев был переодетый в форму противника «Бранденбург».
16 января армейская группа Фреттер-Пико была подчинена группе армий «Дон». Фреттер-Пико доложил Манштейну, что его главной проблемой является недостаток противотанковых средств. В качестве немедленной помощи ему была подчинена 7-я танковая дивизия. На момент прибытия на Восточный фронт дивизия насчитывала 21 танк Pz.II, 91 танк Pz.III с 50-мм длинноствольным орудием, 14 танков Pz.III с 75-мм 24-калиберным орудием, 2 танка Pz.IV с 75-мм 24-калиберным орудием, 18 танков Pz.IV с 75-мм длинноствольным орудием и 9 командирских танков. Большое количество танков с длинноствольными орудиями делало соединение действительно сильным противотанковым средством. Также 16 января группе Фреттер-Пико была передана 302-я пехотная дивизия.
В связи с изменением общей обстановки на фронте, в первую очередь вследствие отхода группы армий «А» с Кавказа, появилась возможность сократить фронт и развернуть его фронтом на восток. Оборонявшиеся узлы на железной дороге из Россоши в Каменск были оставлены, и их гарнизоны, так или иначе, прорывались к основным силам группы армий «Дон». Удержание в условиях полного окружения гарнизонов Миллерово, Чертково и других мелких опорных пунктов в полосе советского наступления позволило немецкому командованию затруднить снабжение наступающих советских войск и оттянуло на себя часть танковых корпусов. Так, например, 17-й и 18-й танковые корпуса как вышли к Миллерово в конце декабря 1942 г., так и оставались в том же районе до середины января.
24 января Манштейн приказал армейской группе Фреттер-Пико занять оборону по реке Айдар для прикрытия бреши между Северским Донцом и 2-й армией группы армий «Центр». Дополнительным резервом, прибывшим в распоряжение армейской группы, стала 335-я пехотная дивизия, которая к 28 января заняла оборону к западу от Ворошиловграда. Очередной раунд борьбы завершился. Вновь армейская группа Фреттер-Пико вступит в бой в ходе операции «Скачок».
Столкнувшись с сопротивлением немецких войск в районе Тацинской, Морозовской и Миллерово, советское командование решило не ввязываться в очередной «Верден» и поменять направление удара. Две последующие операции, Воронежско-Касторненская и Острогожско-Россошанская, были направлены на запад. Основной идеей зимней кампании 1943 г. стало для советского командования постепенное разрушение всего фронта, пользуясь его ослабленным южным флангом.
Разгром котельниковской группировки немцев. Пока снятая с деблокирующего удара 6-я танковая дивизия стремилась уничтожить занявшие Тацинскую части 24-го танкового корпуса, на сталинградском направлении войска Сталинградского фронта ликвидировали последние надежды немцев на деблокирование 6-й армии. 23 декабря на котельниковском направлении закончила сосредоточение 2-я гвардейская армия, которая вместе с переданным в ее состав из 5-й ударной армии 7-м танковым корпусом развернулась на р. Мышкова от Шабалинского до Капкинского. Левее, на рубеже Капкинский, ст. Гнилоаксайская, Обильное и далее на юго-восток до оз. Сарпа заканчивала подготовку к наступлению 51-я армия в составе 38, 87, 91, 126-й и 302-й стрелковых дивизий и трех механизированных корпусов. Правее 2-й гвардейской армии, южнее нижнего течения р. Мышкова, были развернуты одна стрелковая дивизия 5-й ударной армии и 4-й кавалерийский корпус.
С утра 24 декабря эти войска левого крыла Сталинградского фронта перешли в наступление с целью разгрома котельниковской группировки противника, которая в связи с уходом 6-й танковой дивизии существенно понизила свои боевые характеристики.
Главный удар наносила 2-я гвардейская армия в направлении на Котельниково с севера, 51-я армия наступала на Котельниково с северо-востока, а ее 13-й и 3-й гвардейский механизированные корпуса прорывались через фронт 4-й румынской армии для глубокого охвата группировки противника с юга.
Войска 2-й гвардейской армии, прорвав оборону врага, уже 26 декабря вышли на южный берег р. Аксай. Успешно развивалось наступление и в полосе 51-й армии.
Немецкое командование пыталось задержать наступление советских войск на подступах к Котельниково, но 27 декабря 7-й танковый корпус прорвался к западной окраине города, а на следующий день к южной окраине Котельниково выдвинулся 6-й механизированный корпус. В это же время 13-й и 3-й гвардейские механизированные корпуса, преследуя румынские войска, вышли к Шебалину и Заветному.
К утру 29 декабря советские войска ударом с нескольких направлений разгромили гарнизон немцев в Котельниково и освободили город. Остатки румынских и немецких войск поспешно отошли в западном и юго-западном направлениях.
Часть сил 2-й гвардейской армии 29 декабря переправилась у Верхне-Курмоярской на правый берег Дона и совместно с частями 5-й ударной армии повела наступление на Тормосин. Немецкое командование начало поспешный отвод своих войск и из района Тормосина.
Одновременно противник приступил к переброске на котельниковское направление частей 16-й моторизованной дивизии из-района Степного и механизированной дивизии СС «Викинг», прибывшей из 1-й танковой армии, действовавшей на Северном Кавказе.
30 декабря советские войска вышли на рубеж Тормосин, Ниж. Курман, Комиссаровский, восточнее Зимовников, Степной.
С 1 января 62, 64-я и 57-я армии, блокировавшие с востока и юга окруженную у Сталинграда вражескую группировку, были переданы в состав Донского фронта, а 5-я ударная армия — в состав Юго-Западного фронта. Сталинградский фронт в составе 2-й гвардейской, 51-й и 28-й армий был переименован в Южный фронт и получил задачу развивать наступление в общем направлении на Ростов.
В результате наступления войск Сталинградского фронта в период с 24 по 30 декабря была окончательно разгромлена и перестала существовать 4-я румынская армия, а 57-й танковый корпус немцев с большими потерями был отброшен в район Дубовское, Зимовники, то есть на удаление в 200 км от Сталинграда. Группировка противника в районе Тормосина под ударами наших войск также начала отход. Все надежды немецкого командования освободить из окружения их группировку в районе Сталинграда рухнули.
Итоги операции. Сталинград на долгие годы стал символом военной катастрофы вермахта. В последующие годы армия Третьего рейха в казавшемся бесконечным отступлении переживет немало катастроф, однако запомнится именно Сталинград как первое поражение в операции на окружение. Окружение и уничтожение армии Ф.Паулюса имело большое политическое значение.
С точки зрения стратегии поражение под Сталинградом было следствием стремления немецкого командования искать решение на южном секторе советско-германского фронта. Поход на Кавказ был задуман в одной стратегической обстановке, а реализовываться начал совсем в другой. В промежутке между замыслом и реализацией похода за кавказской нефтью было наступление Красной Армии по всему фронту, которое привело к значительном потерям. Также на центральном секторе фронта образовалась масса выступов, требовавших для своего удержания значительного количества немецких войск. Тем не менее Гитлер пошел на проведение наступления, которое увеличивало и без того протяженную линию фронта до фантастических цифр. Для удержания этого гигантского фронта потребовалось привлечь значительные силы союзников Германии, взлом обороны армий которых в конечном итоге привел к окружению армии Ф.Паулюса (катастрофа 3-й румынской армии) и преждевременному прерыванию операции по деблокаде окруженных (крушение 8-й итальянской армии на Дону).
Важные преимущества советским войскам дала стратегия «удара правой», с одновременным проведением «Марса» и «Урана». Несмотря на то что поставленные «Марсом» задачи не были выполнены, объективным результатом «Марса» стало сковывание значительного числа подвижных соединений противника, которые смогли быть использованы, и то частично, в ходе отражения «Сатурна» в конце декабря 1942 г. и начале января 1943 г.
Часто, опираясь на мемуары Э. фон Манштейна, советскому командованию ставится в упрек крушение плана окружения групп армий «А» и «Дон» ударом на Ростов. Однако еще в директиве Ставки ВГК от 13 декабря такая задача была снята, и «Сатурн» был сменен на «Малый Сатурн». Во второй половине декабря сопротивление немецких войск за счет переброски резервов с запада и центрального сектора фронта все больше возрастало, и реализация плана наступления на Ростов становилась еще более призрачной. К тому же группа армий «А» могла отойти и значительной частью отошла в реальности на Таманский полуостров, где оставалась до осени 1943 г. Куда более интересной альтернативой для советского командования было развитие наступления не на юг и юго-запад, к Ростову, а на запад. Такая смена направления позволяла решить сразу две задачи. Во-первых, фронт начинал «сворачиваться» на север, в сторону ощетинившегося прочной обороной московского направления. Во-вторых, рывок на запад позволял попробовать окружить ту же самую группу армий «Дон» и отходящие через Ростов войска группы армий «А» в Донбассе.