Для отражения натиска на котельниковское направление была направлена 2-я Гвардейская армия под командованием генерал-лейтенанта Р.Я. Малиновского, ранее предназначавшаяся для участия в ликвидации окруженной группировки противника. В суровых зимних условиях войска этой армии форсированным маршем по 40—50 км в сутки выдвигались на рубеж р. Мыш-ково, где противник пытался расширить свой плацдарм. С подходом к этому рубежу войска армии с ходу вступали в бой.
24 декабря войска 2-й Гвардейской армии во взаимодействии с частью сил 5-й ударной и 51-й армиями перешли в наступление. Советские войска 29 декабря заняли Котельниково. Так была выполнена задача по срыву еще одной попытки немцев деблокировать свою окруженную группировку, которая теперь была обречена на полное уничтожение.
Стремясь остановить наступление Воронежского и Юго-Западного фронтов, немецкое командование было вынуждено спешно перебросить сюда до восьми дивизий, ранее предназначавшихся для деблокирования окруженной группировки. К началу января 1943 г. положение войск Паулюса значительно ухудшилось.
Кольцо окружения сжималось. Резервы отсутствовали. Боеприпасы, горючее и продовольствие были на исходе. Моральное состояние окруженных войск падало.
8 января 1943 г. советское командование предъявило ультиматум германским войскам, окруженным под Сталинградом. Ультиматум был отклонен. Немецкое верховное командование приказывало окруженным войскам оставаться на месте. Чтобы выполнить этот приказ, командование окруженных войск должно было прибегнуть к крайним мерам для поддержания дисциплины. С этой целью было приведено в исполнение 364 смертных приговора.
10 января войска Донского фронта приступили к ликвидации окруженной группировки.
14 дней спустя Паулюс сообщил германскому верховному командованию: «Катастрофа неизбежна. Для спасения еще оставшихся в живых людей прошу немедленно дать разрешение на капитуляцию». Его просьба была отклонена.
Войска Донского фронта 17 января вышли к Во-ропонову, и советское командование вновь предложило Паул юсу капитулировать. Предложение было отвергнуто. Войска продолжали наступление, и 25 января передовые части ворвались в Сталинград с запада. К исходу 26 января войска 21-й армии в районе Мамаева кургана соединились с войсками 62-й армии и расчленили окруженную группировку на две части: северную и южную. Теперь боеспособность немецких войск резко снизилась. Началась массовая сдача в плен.
