С 25 апреля 1942 года Василевский – первый заместитель начальника Генштаба.
В это же время на его плечи ложится новая судьбоносная обязанность представителя Ставки ВГК с постоянными многомесячными выездами на фронт. Начинает с оказания помощи Волховскому фронту в выводе из окружения частей 2-й ударной армии. Несмотря на предательство Власова и потери почти 38 тыс. человек, через пробитый узкий коридор удалось вывести вдвое большее количество людей. В этом заслуга и Василевского. Сразу после возвращения с Волховского фронта он назначается начальником Генерального штаба.
Верховный неоднократно обращался к Александру Михайловичу от имени Ставки ВГК с предложениями полностью принять на себя обязанности начальника Генерального штаба.
«Подбор кандидата на должность начальника Генерального штаба является исключительно серьезной проблемой и далеко не каждый, даже хорошо подготовленный и опытный военачальник, может с ней справиться. Начальник Генштаба обязан обладать глубокими военными знаниями, пользоваться высоким авторитетом в армии и в стране, быть военачальником с сильной волей и в то же время проявлять выдержку, спокойствие, разумную гибкость, иметь и дипломатические способности», – отмечает А.М. Василевской в своей книге «Дело всей жизни».
По свидетельству Г.К. Жукова, Александру Михайловичу Василевскому потребовалось немного времени, чтобы убедить Сталина в полной своей компетентности в объеме обязанностей начальника Генштаба, на пост которого он и был назначен 26 июня 1942 года. Верховный относился к Василевскому доброжелательно, доверял ему. Он быстро оценил редкий военный кругозор Александра Михайловича, добросовестность в работе. Сталина привлекало в Василевском и то, что он имел мужество говорить правду о положении на фронтах, причем с глубоким знанием обстановки, делая четкие выводы и внося столь же обоснованные предложения, как выправить дело. Василевский никогда не выпячивал себя, не подчеркивал своих заслуг, не претендовал на «персональное» авторство идей. А Сталина только такой человек и мог устроить.
С октября 1942 года А.М. Василевский назначается также заместителем наркома обороны СССР И.В. Сталина.
На посту начальника Генштаба Василевский возглавлял планирование и разработку важнейших операций Красной армии, решал вопросы обеспечения фронтов личным составом, материально-техническими средствами, подготовки резервов для фронта.
Александр Михайлович Василевский умудрялся сочетать генштабовскую деятельность с фронтовой, боевой работой. Он блистательно координировал действия фронтов. Как представитель Ставки Верховного Главнокомандования находился на фронтах Великой Отечественной войны, преимущественно там, где складывалась наиболее сложная обстановка. Тогда-то и начался расцвет полководческого таланта Василевского. Александр Михайлович стал одним из творцов и исполнителем плана сокрушительного разгрома ударных сил вермахта под Сталинградом.
23 июля 1942 года Василевский прибыл на Сталинградский фронт. Ему пришлось решать проблему ликвидации угрозы окружения и разгрома 62-й армии и выхода противника к Сталинграду. Анализ обстановки на местах привел к необходимости срочного применения танковых войск, причем вопреки установившимся канонам. Надо было выиграть время для сосредоточения необходимых сил и нанесения удара по противнику. Единственная реальная сила – 1-я и 4-я танковые армии – только подтягивались к фронту, а с ходу в бой могли вступить лишь их отдельные части. Василевский предложил немедленно нанести контрудар по прорвавшимся немецким вой скам наличными силами, не дожидаясь, когда обе танковые армии соберутся в один кулак. Цели контрудара были достигнуты: сорван план противника с ходу захватить Сталинград; выиграно время для создания прочной его обороны. Началось великое противостояние на решающем рубеже не только Отечественной, но и всей Второй мировой войны.
В это критическое время А.М. Василевский руководил обороной Сталинграда, координировал действия всех фронтов.
Гитлер требовал захватить Сталинград к 25 июля. Перспективы имели глобальный характер: фельдмаршал Роммель изгонит англичан из Северной Африки и через Ближний Восток соединится с немецкой армией, которая к 25 сентября возьмет Баку. Захват советских районов Нижнего Поволжья и Кавказа обеспечивал гитлеровцам выход к границам Турции и Ирана. Это создавало условия для вовлечения первой из них в войну на стороне Германии и к изгнанию из второй советских и английских войск, чтобы преградить путь ленд-лизовским поставкам в СССР. Выходом на Волгу и к иранской границе Гитлер рассчитывал также втянуть в войну против Советского Союза Японию.
После победы на Волге и Кавказе фюрер намеревался идти на Москву.
28 июля 1942 года, в разгар оборонительных боев, появился приказ народного комиссара обороны И.В. Сталина № 227 (известный под названием «Ни шагу назад!»).