Ob koncu leta 1941, v najbolj kritičnem času bitke za Moskvo, so sovjetske sile povsem nepričakovano prešle v široko protiofenzivo in potisnile nemški Wehrmacht stran od prestolnice. Istočasno je Rdeča armada na jugu države uspela obraniti Rostov na Donu, pri Leningradu pa je v okviru lokalne ofenzive uspela nemški armadni skupini Sever zadati nekaj bolečih udarcev.
Sovjetsko vodstvo se je, opogumljeno s temi uspehi, odločilo, da je prišel čas za prehod v protiofenzivo na vseh frontah in, z besedami Stalina: "Nemcem ne pustiti dihati, jih gnati na zahod brez postanka, jih prisiliti v iztrošenje svojih rezerv že pred pomladjo … ter tako v letu 1942 zagotoviti popolni poraz hitlerjevskih vojská." Opozorila generala Georgija Žukova, da Rdeča armada na tako ambiciozne načrte ni dovolj pripravljena, je vrhovni poveljnik ignoriral.
Konec decembra so sovjetske sile začele s poskusom osvobajanja Krima, ki so ga že v celoti izgubile – držala se je le še glavna baza Črnomorske flote v Sevastopolju. 26. in 29. decembra so Sovjeti izvedli dva desanta, ki sta utrpela visoke izgube, a sta uspela zasesti teren na vzhodu polotoka.
Takole se je izkrcanja spominjal mitraljezec Fjodor Kovaljčuk: "Čoln, kakor da je ob nekaj udaril in obstal. Noč, veter, mraz. Val je odnesel mostič iz desk, ki je vodil s čolna na kopno. Povsod naokoli letijo rakete, mimo glave pa švigajo svetleče se krogle. Slišimo povelje ’Naprej, za Krim!’ Poskačemo iz čolna, voda mi sega do pleč, a pod nogami zemlja. Mraz mi obide celo telo, samo v obvezanih nogah mi je še toplo. Časa za razmišljanje ni bilo, samo naprej in naprej na obalo ..."
Na severu se je ta čas neuspešno končala ljubanska ofenzivna operacija, katere cilj je bil preboj blokade Leningrada. Drugo največje mesto Sovjetske zveze je dobesedno umiralo od lakote; ljudje so od izčrpanosti na delovnih mestih izgubljali zavest, zabeleženi so bili primeri kanibalizma in umorov za krajo prehranskih bonov, stotine trupel, ki so ležala na ulicah, pa ni vznemirjalo nikogar več.
Šele s prihodom pomladi se je v Leningrad vrnilo življenje. 29. marca se je v mesto kot po čudežu prebil velik partizanski konvoj s hrano, kmalu pa so ljudje v nezasedenih predmestjih začeli zasajevati vrtove za pridelavo zelenjave. A končati obleganja Rdeči armadi leta 1942 kljub temu ni uspelo.
Nekoliko boljša je bila situacija južno od Leningrada v območju jezer Iljmenj in Seliger. 20. februarja se je po uspešnem napadu sovjetskih sil v obroču znašel velik del nemškega 2. korpusa in motorizirane SS divizije Mrtvaška glava (nem. Totenkopf), vsega skupaj 95.000 mož. Rdeča armada je nemudoma začela uničevati t. i. Demjanski kotel, a vsi napori so bili zaman.
"Nasprotnik je blokiral vse ceste, poti in dostope, ki bi nam lahko kakorkoli prišli prav pri našem prodoru. Tiha zasnežena polja pred vstopom v vas bi se lahko v trenutku pretvorila v pravi pekel, če bi se le pomaknili naprej. Vsak meter območja je bil pokrit z več mitraljezi in topovi, ki so se skrivali v vaseh," se je spominjal generalpodpolkovnik Pavel Kuročkin. Nemško letalstvo je obkoljence učinkovito zalagalo s strelivom in to počelo vse do 22. aprila 1942, dokler ni korpus armadne skupine generalporočnika Waltherja von Seydlitz-Kurzbacha prebil obroča.
Sovjetsko poveljstvo, ki si je prizadevalo zadržati zmago na vseh delih fronte, je bilo le delno uspešno. Na glavnem odseku je Rdeča armada odbila Wehrmacht stran od Moskve in osvobodila obsežna ozemlja, a armadne skupine Center ni mogla razbiti. Velike izgube so Sovjete prisilile, da so konec marca protiofenzivo zaustavili.
Nemci so obdržali in dodatno okrepili svoja oporišča v območju Rževa, 200 km od prestolnice. Rževsko-Vjazemski klin, ki se je zajedal globoko v sovjetsko obrambo, je bil za sovjetsko vodstvo kot kost v grlu. Od tod bi nasprotnik namreč lahko vsak trenutek ponovno začel napad na Moskvo. Skozi vse leto so se vrstili krvavi in neuspešni poskusi likvidirati klin.
Podoben klin je imela tudi Rdeča armada. Med zimsko ofenzivo je ustvarila t. i. Barvenkovski klin v Ukrajini, ki je ogrožal boke in zaledje nemške grupacije v okolici Harkova. Iz tega položaja so Sovjeti 12. maja začeli ofenzivo v smeri tega velika industrijskega centra, ki pa se je kmalu izkazala za usodno napako.
Potem ko so Nemci odbili napad Rdeče armade, so udarili po najranljivejšem delu sovjetske obrambe v najožjem delu klina. 22. maja se je armadna skupina Kleist, ki je napadala z juga, 10 km od mesta Balakleja združila z dvema tankovskimi divizijama Paulusove 6. armade, ki sta se prebili s severa, presekali klin in napravili obroč okoli sovjetskih sil. V kotlu se je znašlo več kot 200.000 sovjetskih vojakov, iz njega pa se je uspelo prebiti le 22.000.
"Povsod eni in isti prizori: stisnjeni sovražnik tu in tam še vedno poskuša napraviti preboj, a je že neposredno pred porazom … Kolone ujetnikov se pomikajo v zaledje, v nasprotno smer se v napad vozijo naši tanki in deli 1. gorske divizije – fantastična slika!" Tako je pisal poveljnik armadne skupine Jug general feldmaršal von Bock.
Harkovska katastrofa in poraz sovjetskih sil na vzhodu Krima sta nemški vojski omogočila izvedbo načrta Blau – pohoda nad kavkaška naftna polja. Nahajališča v Sibiriji takrat še niso bila odkrita, zato so v okolici Bakuja, Groznega in Majkopa pridobivali več kot 70 odstotkov vse nafte v ZSSR. Če bi sovražnik zasedel ali uničil ta nahajališča, bi Rdeča armada lahko ostala paralizirana, sovjetsko gospodarstvo bi obstalo in država ne bi več mogla nadaljevati odpora.
Sovjetsko poveljstvo je pričakovalo napad na Moskvo in se na nemški napad na jugu ni takoj odzvalo. 28. junija je 4. tankovska armada generala Hermanna Hotha prebila fronto med Kurskom in Harkovom ter se usmerila proti reki Don. 3. julija so Nemci vdrli v Voronež, 4. julija je po 250 dneh odpora padel Sevastopolj, 23. julija pa je bil zajet še Rostov na Donu – prvo veliko mesto, ki ga je Rdeča armada osvobodila novembra 1941. Po izgubi Rostova je edina povezava evropskega dela ZSSR s Kavkazom potekala čez Stalingrad. To poslednjo žilo bi naj prerezala nemška armadna skupina B pod poveljstvom generalpolkovnika Maximiliana von Weichsa, del katere je med drugim bila 6. armada Friedricha Paulusa, ki je kmalu postala svetovno znana.
Nemška bliskovita vojna je na jugu Sovjetske zveze znova oživela in šokirala sovjetsko vodstvo. 28. julija 1942 je narodni komisar za obrambo Josif Stalin podpisal ukaz št. 227 O ukrepih za krepitev discipline in reda v vrstah Rdeče armade ter prepovedi samovoljnega odhoda z bojnih položajev, pogovorno znan kot ukaz Niti koraka nazaj!Skladno z njim so v Rdeči armadi vzpostavili kazenski odredi, kamor so odpravljali vojake, ki so "iz strahopetnosti ali šibkosti kršili disciplino". Ti so bili nato skladno z ukazom kršili disciplino premeščeni na nevarnejše dele fronte, da bi jim bilo omogočeno se za svoje zločine do domovine odkupiti s krvjo."
Vsaka armada je imela 3-5 zapornih odredov s po največ 200 vojaki. Ti odredi so morali stati v "neposrednem zaledju labilnih divizij in v primeru neorganiziranega paničnega umika na listu mesta streljati strahopetce in s tem ostalim borcem pomagati izpolniti njihov dolg do Domovine."
Enote armadne skupine A generala feldmaršala Wilhelma Lista so izkoristile taktično pobudo in številno premoč ter se vztrajno prebijale na jug. Zavzele so bogata kmetijska območja Dona in Kubana ter Tamanski polotok ter se približale kavkaškemu predgorju. 21. avgusta so na obeh vrhovih Elbrusa zaplapolale nemške zastave. A že septembra je nemška ofenziva začela pešati ...
V spominih poveljnika 47. armade in bodočega obrambnega ministra ZSSR generalmajorja Andreja Grečka beremo: "V srditih obrambnih spopadih so sovjetske sile sovražniku zadale velike izgube in zaustavile njegov prodor proti Kavkazu. Junaška obramba naših vojska je Hitlerju prekrižala načrte preboja v Zakavkazje in sovjetskemu vrhovnemu poveljstvu kupila čas, da je zbralo rezerve in z njimi okrepilo zakavkaško fronto. Izčrpane nemške in druge fašistične vojske niso bile sposobne izvesti napada po vsej širini fronte. Tudi premestitev rezerv izpred Stalingrada v armadno skupino A ni bila mogoča, saj sta 6. armada in 4. tankovska armada, ki sta obtičali pred Volgo, sami potrebovali okrepitve ..."
Jeseni je Hitler, ki je kavkaško fronto do takrat dojemal kot prioritetno, svojo pozornost preusmeril na Stalingrad, ki je zahteval vse več človeških sil. Nemci so si prizadevali, da bi čim prej zavzeli mesto, potisnili Rdečo armado čez Volgo ter s tem sprostili lastne sile za "pohod nad nafto" ter napad na Moskvo z južne strani.
300.000-glava 6. armada generala Friedricha Paulusa je postajala vse globlje vpeta v krvave ulične boje. Novembra so bile sovjetske sile stisnjene ob Volgo in držale le še majhne žepe okoli nekaj tovarn. "Bili smo lačni in ušivi, a na neki točki nas je prevzela otopelost. Ni mi več bilo mar ne zase ne za Nemce … Z izjemnim srdom smo se tepli za vsak košček zidu. Ponoči pa smo se tako mi kot Nemci plazili naprej po tunelih in prehodih – mi, zato da bi si priskrbeli hrano in strelivo, Nemci pa, da bi nas potisnili v Volgo," se je spominjal vojak Milja Rozenberg.
19. novembra, ko so Nemci menili, da je zmaga za ovinkom, se je začela sovjetska operacija Uran. Rdeča armada je na nemško presenečenje izvedla močne napade po bokih 6. armade, ki so jih branile predvsem pomanjkljivo oborožene in slabo izurjene romunske čete. Štiri dni kasneje je bil okoli Paulusove armade sklenjen obroč.
Operacija Mars, ki se je začela 25. novembra v območju Rževsko-Vjazemskega klina, bi morala poteči po enakem scenariju, a dobiti v klešče 9. armado Waltherja Modela, kakor je to uspelo pri Paulusovi 6. armadi, ni šlo; tukaj na bokih ni bilo slabih romunskih enot in sovjetski napadi so se razbijali ob dobro postavljeno sovražnikovo obrambo. Kljub neuspehu pa je operacija Mars vseeno prikovala nemške divizije, ki bi morale kreniti proti Stalingradu.
Hitler je Paulusu ukazal, naj se obdrži na svojih položajih. Računal je s tem, da bodo zračne sile lahko učinkovito zalagale obkoljence po zračnem mostu, kakor so to uspešno delale istega leta pri Dejmansku. 12. decembra je v sklopu operacije Zimska nevihta v preboj stalingrajskega obroča od zunaj krenila armadna skupina Don pod poveljstvom generala feldmaršala Ericha von Mansteina. Z napadom tam, kjer ga sovjetsko poveljstvo ni pričakovalo, so Nemci uspeli ustvariti učinek šoka.
"Vojaki so bili žejni spodbudnih novic. Sprednji deli so bili na koncu z močmi, upali so, da bo zdaj pred božičem Hitler izpolnil svojo obljubo in poslal pomoč. Frazo ’Manstein gre!’ je bilo slišati povsod," se je spominjal izvidniški častnik 6. armade Joachim Wieder. A upanje je bilo zaman; vztrajen odpor sovjetskih sil in prihod okrepitev v obliki 2. gardne armade generalpodpolkovnika Rodiona Malinovskega so Mansteina ustavili 48 km pred Stalingradom, medtem ko se tudi Paulus ni odločil tvegati preboja s svoje strani.
Na severozahodu Stalingrada v območju ostrega okljuka Dona so Sovjeti v okviru operacije Mali Saturn razbili deset italijanskih in romunskih divizij ter prebili sovražnikovo fronto 340 km globoko. Ko je začela nevarnost pretiti zaledju armadne skupine Don, se je Manstein začel umikati.
Katastrofa, ki se je zgodila eni najboljših nemških armad, je Hitlerja prisilila, da se je začel umikati s Kavkaza in prenehal sanjati o njegovih bogatih naftnih poljih. Z novim letom 1943 je poveljstvo Rdeče armade začelo načrtovati vrsto obsežnih ofenzivnih operacij po vsej dolžini fronte. Sovjetska zveza je počasi a vztrajno prevzemala strateško pobudo v vojni.