Хрущев принимал участие в допросе солдат и офицеров, захваченных под Сталинградом. В своих воспоминаниях он подробно описывал все свои встречи с военнопленными, обращая внимание на их внешний вид и манеру держаться, вспоминая их высказывания. Видимо это объяснялось тем, что пленные были для Хрущева теми редкими иностранцами, с которыми ему до сих пор довелось повстречаться. Он впервые встречался с воспитанниками иных культур, чьи идейно-политические убеждения были ему глубоко враждебны, и видимо поэтому он превращал допросы пленных в беседы о жизни и споры об общественном устройстве различных стран.
Наступление, развернувшееся 19-20 ноября 1942 года, привело к окружению 22 дивизий Германии и ее союзников в Сталинграде и его окрестностях. Одновременно началось стремительное продвижение советских войск на запад. Попытки немецкого командования разорвать кольцо окружения с помощью армии генерал-фельдмаршала Манштейна были сорваны героическими усилиями советских войнов. Один из участников этих боев писатель Юрий Бондарев ярко описал эти бои в своем романе "Горячий снег".
В то же время окруженные в Сталинграде войска под командованием генерала Паулюса продолжали сковывать советские войска. В конце декабря Ставка поставила задачу ускорить разгром гитлеровской группировки, окруженной войсками Донского и Сталинградского фронтов.
Во время заседания ГКО Сталин, как вспоминал Жуков, поставил вопрос: "Руководство по разгрому окруженного противника нужно передать в руки одного человека. Сейчас действия двух командующих мешают делу". Присутствовавшие члены ГКО поддержали это мнение. "Какому командующему поручим окончательную ликвидацию противника?" – спросил Сталин.
"Кто-то предложил передать все войска в подчинение К.К.Рокоссовскому. "А вы что молчите? – обратился Верховный ко мне. "На мой взгляд, оба командующих достойны, – ответил я. – Еременко будет, конечно, обижен, если передать войска Сталинградского фронта под командование Рокоссовского". "Сейчас не время обижаться, – отрезал И.В.Сталин и приказал мне: "Позвоните Еременко и объявите ему решение Государственного Комитета Обороны". Сталинградский фронт, из состава которого были изъяты армии, сражавшиеся в Сталинграде, был преобразован в Южный под командованием Еременко. Членом военного совета фронта остался Хрущев.
Жукову пришлось лично сообщать об этом решении Еременко, который пытался возражать и звонить Сталину, опротестовывая принятое распоряжение. Однако решение не было изменено. Хрущев утверждал, что застал Еременко "чуть ли не в слезах". По словам Хрущева, он уговаривал Еременко не возражать против принятого решения, так как оно отвечало интересам дела. Однако Еременко говорил Хрущеву: "Вы то-то не знаете, а я знаю, предвижу, что вся сталинградская слава уйдет Донскому фронту!" Хрущев утверждал, что, отвечая Еременко, он указывал: "Самая главная слава – это победа нашего народа". Однако он признавал, что в душе сочувствовал Еременко. Вероятно на самом деле Хрущев не только сочувствовал генералу, но и полностью разделял его разочарование и его предчувствия.
2 февраля 1943 года Сталин издал приказ по войскам Донского фронта, в котором обращался к представителю Ставки маршалу артиллерии Воронову и командующему Донским фронтом генерал-полковнику Рокоссовскому, поздравляя их "с успешным завершением ликвидации окруженных под Сталинградом вражеских войск" и объявляя "благодарность всем бойцам, командирам и политработникам Донского фронта за отличные боевые действия". Вскоре Воронов и Рокоссовский были вызваны в Кремль, где их тепло приветствовал Сталин.
Бывший же командующий Сталинградским фронтом Еременко 2 февраля был отстранен от обязанностей командующего Южного фронта и переведен командовать Калининским фронтом. При этом, как утверждает биограф Хрущева Шевелев, это было сделано по предложению Хрущева. Еременко был заменен генералом Малиновским. Между тем в своих воспоминаниях Хрущев всячески восхвалял Еременко: "Я не знаю, сколько в русском языке есть слов, пользуясь которыми можно было оценить значение тех усилий, которые приложил Еременко как командующий войсками Сталинградского фронта". Получается, что сразу же после завершения Сталинградского сражения Хрущев разочаровался в Еременко и предложил его отправить в отставку с поста командующего фронтом. Оказалось, что Хрущев, которому Еременко предсказывал неблагодарность Ставки, первым забыл его заслуги в обороне Сталинграда.
Хотя Хрущева не чествовали в Кремле, он был главным оратором во время митинга 4 февраля 1943 года по случаю завершения сражения, состоявшемся на площади Павших героев в Сталинграде. В своем выступлении он сказал: "Мы собрались здесь, в исторический день, когда наши бойцы, закончив разгром фашистов в районе Сталинграда, празднуют свою славную победу над заклятым врагом. От Волги врагу уйти не удалось, он здесь нашел себе могилу". Заслуги Хрущева в достижении победы в Сталинградском сражении были оценены. 12 февраля 1943 года ему было присвоено воинское звание генерал-лейтенанта.