Подготовка к контрудару войск группы армий «Дон» затянулась. Переброска армейской группы Голлидта и моторизованных частей 23-й танковой дивизии из-за недостаточной пропускной способности дорог осуществлялась медленными темпами. 15-ю авиаполевую дивизию необходимо было сформировать, на что требовалось несколько недель. Артиллерия РГК, которую должна была выделить группа армий «А», не прибыла вообще, за исключением полка тяжелых минометов. Из семи дивизий, предназначенных для деблокирующей группы Голлидта, две (62-я и 294-я пехотные) уже были брошены в бой на фронте румынской 3-й армии. Части сил 3-й горнопехотной дивизии были переданы группам армий «А» и «Центр». 22-я танковая дивизия не представляла собой боеспособной единицы. В итоге фон Манштейн реально мог использовать для деблокады 6-й армии следующие силы: в 4-й танковой армии – 57-й танковый корпус со 2-й танковой дивизией; в армейской группе Голлидта – штаб 48-го танкового корпуса с прибывающей 11-й танковой дивизией и 336-й пехотной дивизией.
Под руководством фон Манштейна штаб группы армий «Дон» разработал план операции под кодовым названием «Зимняя гроза». В соответствии с ним 4-я танковая армия должна была начать наступление основными силами из района Котельникова восточнее р. Дон.
Часть сил (48-й танковый корпус) должна была ударить в тыл советским войскам с плацдармов на реках Дон и Чир в районе станицы Нижне-Чирская. Если же, полагал фон Манштейн, количество войск противника перед Котельниковом значительно возрастет, тогда
Войскам 6-й армии предстояло в определенный день по указанию штаба группы армий «Дон» начать прорыв на юго-западном участке в направлении на р. Донская Царица, соединиться с 4-й танковой армией и принять участие в разгроме южного или западного фронта окружения, а также в захвате переправы через Дон у Калача. В соответствии с категорическим приказом Гитлера армия должна была удерживать свои прежние позиции в «котле».
2 декабря началось наступление войск Донского фронта на 6-ю армию. Это наступление, как и повторные удары 4 и 8 декабря, были отбиты с большими потерями для советских войск. 12 декабря под Сталинградом разразилась «Зимняя гроза». 57-й танковый корпус нанес удар вдоль железной дороги Котельниково – Сталинград на участке 51-й армии. Его фланги прикрывали: на востоке, со стороны Волги, – румынский 7-й корпус; на западе, со стороны Дона, – румынский 6-й корпус. 16 декабря войска правого крыла Юго-Западного фронта начали наступление в районе Среднего Дона, пытаясь выйти в тыл тормосинской группировки группы армий «Дон» (операция «Малый Сатурн»). 19 декабря соединениям 57-го танкового корпуса удалось преодолеть рубеж р. Аксай и продвинуться дальше на север до р. Мышкова. Его передовой отряд находился в 48 км от южного участка внутреннего фронта окружения Сталинградского «котла». В тот же день фон Манштейн направил в ОКХ телеграмму, в которой настоятельно требовал немедленно разрешить 6-й армии начать отход от Сталинграда и осуществить прорыв в юго-западном направлении на соединение с 4-й танковой армией. В связи с тем, что ответ поступил не сразу, фон Манштейн в шесть часов вечера приказал войскам 6-й армии возможно скорее начать наступление с целью прорыва в юго-западном направлении. В случае необходимости армия должна была продвинуться за р. Донская Царица, чтобы установить связь с 4-й танковой армией и обеспечить возможность переброски к ней колонн с запасами, необходимыми для снабжения армии. На втором этапе наступления войска 6-й армии по условному сигналу «Удар грома» должны были продолжать прорыв до соединения с 4-й танковой армией, одновременно отходя с рубежа на рубеж из района Сталинграда.