1942年春天，苏军虽取得了莫斯科保卫战的胜利，但急需整顿，无力继续反攻；德军虽严重受挫，精疲力尽，但未全线溃败。随着泥泞季节的到来，漫长的苏德战线以极其犬牙交错的状况相对沉寂下来，但双方都在秣马厉兵，准备迎接更大规模的战斗。

希特勒虽野心勃勃，但无奈德军在莫斯科城下损失惨重大伤元气，不得不到仆从国招兵买马，但仍无力组织全线进攻，因此便把赌注押向南方。他打算集中优势兵力，向南方突破苏军防线，向西向南分两路攻击斯大林格勒和高加索，切断莫斯科与南方重要经济区的联系，夺取顿巴斯的煤炭、库班的粮仓和高加索的石油，使他的战争机器继续运转。然后既可沿伏尔加河北上向西迂回莫斯科，又可由高加索南下中亚波斯湾，还可进一步染指中东和印度洋，打开德日联系的通道。因此若夺取了斯大林格勒，便夺得了一个纵横驰骋的战略天地。

然而，苏军更清楚斯大林格勒和高加索的价值，它不仅战略地位极其重要，而且它的得失还将对苏军和全国人民产生巨大的政治影响。但由于苏方尚未准备好足够的兵力兵器展开大规模进攻战役，故在初期主要实行战略防御，并在一些地区实行进攻。

1942年4月5日希特勒签署了第41号指令，决定发动以南方为目标的夏季攻势。5月3日，德军攻下刻赤。5月12日苏军在哈尔科夫对德军主动进攻，但招来德军致命还击，5月底，24万多红军被俘。7月4日塞瓦斯托波尔要塞落人德军手中，整个克里米亚半岛也随之失陷。这一系列扫除南线德军障碍的战斗行动，揭开了斯大林格勒之战的序幕。

6月28日德军集结于南方的部队共90多个师近100万人，分A、B两个集团军群，似潮水般冲向顿河河曲和库班的坦**平原，苏军被迫分两路边战边退至斯大林格勒和高加索。这时元首的自信心骤然增强，认为红军的确不堪一击，于是命令李斯特指挥的A集团军群去夺取高加索的油田，由魏克兹代替博克指挥B集团军群，目标指向斯大林格勒。

A集团军群最初进展迅猛，8月初便攻下石油中心迈科普。但这次猛冲来得快去得也快，德军已成扇形敞开在广大地域，面对燃料的缺乏和连绵的高加索山岭巨峰，终于失去了猛攻的强劲势头。在苏军的顽强抵抗以及斯大林格勒方向战役的牵制下，A集团军群在到达距高加索石油中心格罗兹尼50英里的莫兹多克之后，即使竭尽全力也无法再前进一步。

攻打斯大林格勒的B集团军群主力部队——保卢斯的第6集团军最初似乎也进展顺利，7月中旬便进抵距该城仅60公里的顿河河曲。7月17日与苏军交火，从而开始了斯大林格勒战役。尽管苏联最高统帅部已作出重大决定，坚决保卫斯大林格勒，并迅速把莫斯科的预备队调往南方，但苏军初期在进行了顽强抵抗后仍且战且退。7月28日斯大林发出“寸步不退”的命令，使抵抗更加顽强。德军统帅部看到保卢斯拿不下斯城，便派第4坦克集团军从高加索调头北上，配合保卢斯从顿河西岸发起攻势。8月19日保卢斯发动首次攻击，德军在付出重大伤亡之后，于25日渡过顿河河曲，逼近斯城。23日德军已出动飞机2000架次轰炸市区。经过20多天的近郊恶战，德军才得以从东北和西南方向直接迫近该城市区。9月13日保卢斯对斯城发动猛攻，3天之后德军坦克终于进入城内，并占领了l号火车站和制高点马马耶夫岗。战争转入市区争夺战阶段。守城军民以誓死保卫家国的勇敢精神，利用熟悉的每一寸土地，与德军展开逐区逐街、逐屋逐楼的拼死争夺，仅1号火车站在一周内便13次易手，直到11月初，苏军仍坚守城中。希特勒大怒，严令保卢斯在寒冬到来之前拿下斯城，但无济于事。到12月下旬，希特勒的部队战线过长，既未攻下高加索，也未占领斯大林格勒，反而因兵力不足而不得不把掩护斯大林格勒侧翼的任务交给战斗力远不如德军的仆从国军队。

就在斯大林格勒的保卫者与敌鏖战的过程中，苏联红军秘密完成了大规模的反攻准备，他们调集了100多万军队，1500辆坦克，15 000多门火炮和1350架飞机。在德军仍茫然不知的情况下，11月19日代号为“乌拉纽斯”的苏军大反攻终于开始了！他们从南北两侧展开钳形攻势，来势之凶猛使保卢斯立即命令停止斯城市区的战斗，而元首本人也神经紧张，方寸大乱，不知所措。23日苏军便包围了德军第6集团军。这时希特勒一面派在塞瓦斯托波尔立下大功的曼施坦因来解救保卢斯，一面命令保卢斯坚守阵地，不得后退。然而救援德军在苏军的强大抵抗下难以前进，为躲避南下的苏军形成对救援军队的包围之势，切断南线德军退路，曼施坦因只得后撤。

当1943年新年钟声敲响之后，在斯大林格勒只剩下保卢斯和他的第6集团军固守阵地，等待着命运中悲剧一幕的到来。此时抵抗已是多余，即使希特勒对保卢斯的封官晋爵也不能挽回这支部队的命运。2月2日在战场被擢升为元帅的保卢斯和他的23名将军以及9万多残余部队全部向苏军举手投降。入侵高加索的德军也担心落人关门打狗的下场，便丢弃了已占领的部分油田，仓皇后撤，至此希特勒的南线作战计划彻底破产。

举世瞩目的斯大林格勒战役历时200天，不仅是苏德战场上历时最长战斗最激烈的一次战役，也是希特勒自发动侵略战争以来第一次最大的失败。从此苏德战场上双方的战略攻势换了位置，苏军夺得了战略反攻主动权。这对整个“二战”的进程产生了不可忽视的影响。

希特勒一面大骂保卢斯不为元首杀身成仁，一面为挽回颓势而实行全国总动员，并制订“堡垒计划”，计划在美英尚未进攻欧洲之前，对库尔斯克突出部的苏军战线发动一次钳形进攻，让库尔斯克成为德国的“斯大林格勒战役”，夺回东线主动权。然后占领顿河和伏尔加河流域，进取莫斯科。为此德军调集90多万兵力、约2700辆坦克（其中包括新式“虎式”、 “豹式”坦克）和“斐迪南式”重型强击火炮、上万门火炮和2000多架飞机，以完成1942年未竞之业。

但是这一次希特勒失算了。苏军已洞悉德军的作战意图并预测了可能进攻的具体时间，因此在准备上更高一筹：它调集了约130万人的兵力、3400多辆坦克、近2万门火炮和2100多架飞机以及大量预备队，严阵以待，等希特勒自己送上门来，以便发动一场防守反击战。

库尔斯克会战于7月5日凌晨打响，德军从北方的奥廖尔和南方的别尔哥罗德分别向库尔斯克发动猛攻，但终未能真正突破苏军防线。7月12日，双方在普罗霍罗夫卡展开了二战中的最大坦克遭遇战，双方出动约1200辆坦克参战。在这场空前的钢铁与意志的搏斗中德军再度败北，留下400辆坦克残骸。于是这一天便成为德军在东线最不幸的日子， “堡垒”已注定了崩塌的结局。

给希特勒的失败注入了强有力一击的是7月10日英美军队首次在欧洲西西里的成功登陆。它迫使元首不得不在欧洲两线作战，不得不放弃“堡垒”，以抽调兵力防御德国南部：苏军趁机于7月13日开始反攻，8月5日解放奥廖尔和别尔哥罗德，当晚莫斯科鸣放礼炮并施放烟火以示庆祝。从此每解放一个重要城市，莫斯科都要以这激动人心的炮声和绚丽多彩的礼花欢庆胜利。8月23日苏军解放哈尔科夫，经过50天战斗的库尔斯克会战至此结束。它标志着德军1943年夏季攻势的破产，也标志着苏军战略反攻的开始。从此轴心国在苏德战场一蹶不振。