Неудачи заставили отдел радиоразведки ГРУ принять дополнительные меры. Фронтовые радиодивизионы стали располагаться на удалении 40–50 км от линии фронта, что позволило вести наблюдение за дивизионными радиосетями немцев.
К началу оборонительного периода Сталинградской битвы 394-й и 561-й радиодивизионы Сталинградского фронта уже достаточно полно вскрыли и начали непрерывно наблюдать радиосвязь группы армий «Б» и входивших в её состав 6-й полевой и 4-й танковой армий. К началу контрнаступления советских войск радиоразведка вскрыла группировку немецких войск и их союзников перед Юго-Западным, Донским и Сталинградским фронтами. В ходе контрнаступления радиоразведка фронтов достаточно полно освещала состояние и деятельность войск противника, вскрывала подготовку их контратак и переброску резервов.
Непосредственное руководство радио-разведкой в Сталинградском сражении осуществляли начальники отделений радиоразведки штабов фронтов Н. М. Лазарев, И. А. Цейтлин, а также командиры частей радиоразведки К. М. Гудков, И. А. Лобышев, Т. Ф. Лях, Н. А. Матвеев. Два радиодивизиона ОСНАЗ (394-й и 561-й) за успешное ведение разведки противника были награждены орденами Красного Знамени.
Сотрудники дешифровальной службы военной разведки в 1942 году раскрыли принцип действия германской шифровальной машинки «Энигма» и стали читать зашифрованные с её помощью немецкие радиограммы.
В ГРУ были сконструированы специальные механизмы, ускорившие процесс дешифрования. Расшифрованные телеграммы противника позволили установить дислокацию более 100 штабов соединений немецкой армии, нумерацию 200 батальонов, других частей и подразделений вермахта. После вскрытия шифров абвера (немецкой военной разведки и контрразведки) появилась возможность получать сведения о деятельности десятков немецких агентов в тыловых районах Красной армии. В целом дешифровальная служба ГРУ раскрыла в 1942 году основные немецкие и японские шифрсистемы общевойсковых, полицейских и дипломатических шифров, 75 шифров немецкой разведки, более 220 ключей к ним, было прочитано более 50 000 немецких шифртелеграмм.
29 ноября 1942 года к правительственным наградам были представлены 14 офицеров дешифровальной службы ГРУ. Полковник Ф. П. Малышев, подполковник А. А. Тюменев и капитан А. Ф. Яценко были представлены к награждению орденом Красного Знамени; майор И. И. Уханов, военинженеры 3-го ранга М. С. Одноробов и А. И. Баранов, капитан А. И. Шмелёв — к ордену Красной звезды. Были награждены и другие специалисты.
