Советские войска серьёзно готовились разгромить заклятого врага сокрушительным ударом в ходе операции «Уран». Для готовящегося наступления Ставке с большим трудом удалось собрать следующие силы: Юго-Западный фронт 398 000 человек, 6 600 орудий и миномётов, 160 «Катюш», 750 танков и 540 самолётов; Донской фронт – 309 000 человек, 5 300 орудий и миномётов, 150 «Катюш», 190 танков и 270 самолётов; Сталинградский фронт – 429 000 человек, 5 800 орудий и миномётов, 145 «Катюш» и 660 танков. Между тем оборонительные позиции на участке Донского и Юго-Западного фронтов занимала 3-я румынская армия (110 000 касок), а на участке Сталинградского фронта – 4-я румынская армия (80 000 касок).
Операция «Уран» началась 19 ноября атакой войск Юго-Западного и Донского фронтов на позиции 3-й румынской армии. Румыны вооружённые немецким стрелковым оружием яростно сопротивлялись концентрированному удару советских 5-й танковой, 21-й и 65-й армий, и первоначально наступление развивалось медленно. Однако, наконец, 1-му и 26-му корпусам 5-й танковой армии удалось пробить широкую брешь в румынском фронте, через которую в прорыв хлынули резервы. К концу дня румыны потеряли до 65 000 тысяч солдат. 20 ноября 1-я румынская, бронетанковая дивизия была на голову разгромлена частями 5-й советской танковой армии, которая так же нанесла сильнейший удар по 22-й танковой дивизии противника, отбросив его к Чиру.
В Сталинграде продвижение немецкого XV танкового корпуса Хубе, у которого закончилось горючее, захлебнулось. Выручила авиация. Наши штурмовики и бомбардировщики вовремя обнаружили и сожгли две колонны «наливников», доставлявших на передовую стратегически важное топливо для бронетехники XV корпуса.
На южном участке фронта позиции 4-й румынской армии атаковали советские 51-я, 57-я и 64-я армии. Румыны тщетно пытались оказать сопротивление, но стремительный удар 13-го танкового и 4-го механизированного корпусов взломал их оборону. Потеряв свыше 36 000 человек, румыны в панике отступили, лишь испытанные немецкие 29-я моторизованная и 297-я пехотная дивизии оказали яростное сопротивление.