德軍神勇的表現，使得蘇軍的處境更加的不妙，這場戰役--哈爾科夫戰役拉開了斯大林格勒會戰的序幕，德軍在克里木和哈爾科夫的勝利使蘇聯來之不易的預備隊消耗殆盡，南翼受到嚴重削弱，德軍重新奪回部分戰略主動權，暫時處於優勢地位，德軍奪取了巴爾文科沃突出部，爲即將發動的攻勢佔據了有利的進攻出發陣地。
1942年6月28日，德國包克b集團軍羣左翼霍特第4裝甲集團軍和魏克斯第2集團軍突然從庫爾斯克東北向東攻擊，對蘇聯的布良斯克方面軍的第13和40集團軍實施了突擊，目標直指頓河上游的沃羅涅日，6月30日，德國右翼保盧斯第6集團軍也從哈爾科夫東北發起了進攻，以斯大林格勒爲目標向東南挺進，並突破蘇聯第21和28集團軍防禦，在沃羅涅日方向上蘇軍所有方面軍的預備隊都投入作戰，最高統帥部還抽調第6、第60集團軍和坦克第5集團軍加強布良斯克方面軍，隨着預備隊不斷投入，沃羅涅日方面局勢稍有緩和，但沒有消除德軍突破頓河以及沿頓河向斯大林格勒方面突擊的嚴重風險。
月2日，霍特第4裝甲集團軍的前鋒已逼進沃羅涅日，但希特勒不知道腦袋是不是出現的了問題，再次發佈了讓前線將軍們差異的命令，並且突然改變了計劃，決定不佔領該城，他命令霍特在獲得第2集團軍的接替後，迅速轉向南面沿頓河向斯大林格勒前進。雖然這麼做包克元帥卻想佔領沃羅涅日，以徹底殲滅該地域內的蘇布良斯克方面軍主力，這使希特勒大爲惱怒，當即撤消了包克元帥的b集團軍羣司令之職，由第2集團軍司令魏克斯上將接任，第2集團軍司令則由薩姆斯將軍繼任，德軍按照希特勒的指示繞過了這座城市。雖然這樣做並沒有給與德軍造成什麼不好的影響，但是希特勒明顯已經開始志得意滿了，南面高加索方向，利斯特a集團軍羣於7月9日發起進攻，其左翼克萊斯特第1裝甲集團軍從哈爾可夫南面向頓尼茲河北岸進擊，魯夫第17集團軍則從塔甘羅格北面向伏羅希洛夫格勒進攻，同時，匈牙利第2集團軍和第4裝甲集團軍也對佛羅尼斯發動了突襲，並在7月5日攻陷該城。
德軍的進攻非常成功，蘇聯軍隊在空曠的大草原上很難進行有效的抵抗，蘇軍後撤達100-300公里，頓河及頓巴斯盆地最富饒的地區均落入德軍之手。
然而，第6集團軍在戰役初期就取得令人滿意的戰果再次使希特勒腦袋抽風，在不徵求前線將領意見的情況下，希特勒再次改變了計劃，他認爲攻佔斯大林格勒無需那麼多兵力，遂於17日命令霍特第4裝甲集團軍從斯大林格勒方向南下，轉隸a集團軍羣，以支援克萊斯特第1裝甲集團軍強渡頓河下游，這樣，斯大林格勒方向的進攻部隊就只剩下了保盧斯的第6集團軍（轄有6個軍，含2個裝甲軍，計14個師約27萬人，近500輛坦克，3000門火炮和迫擊炮，由第4航空隊1200架作戰飛機進行支援），由於交通等問題，第6集團軍的前進步伐有所放慢，給了蘇軍一定的準備時間，小何樣的改變讓焦頭爛額的斯大林欣喜若狂，相信要是小鬍子希特勒在大鬍子斯大林面前，斯大林絕對會親希特勒一口，沒見過這麼給與敵人休養生息的對手，英國是這樣，現在輪到自己了還是這樣，相信斯大林心中一定在感慨，希特勒同志是好人啊！畢竟對於以自己名字命名的城市，斯大林絕對不允許他陷落。
蘇軍最高統帥部經過細緻的分析開始逐漸明確德軍的意圖，決心在斯大林格勒組織堅守，7月12日在西南方面軍的基礎上組建了由鐵木辛哥元帥爲司令員（7月23日起改由戈爾多夫中將接替），赫魯曉夫任軍事委員會委員的斯大林格勒方面軍，擔負斯大林格勒方向的防禦任務，其編成內有從蘇軍戰略預備隊調來的第62、第63、第64集團軍和原西南方面軍的第21、28、38、57集團軍殘部，坦克第1和第4集團軍（下轄第13、第22、第23坦克軍，僅有坦克240輛），以及空軍第8集團軍、海軍伏爾加河區艦隊。
斯大林格勒方面軍，編制內共有38個師，但只有16個師（第62、63集團軍的全部，第64集團軍2個師，坦克第1、第4集團軍各1個師）能夠佔領主要地帶的防禦陣地，其任務是固守巴甫洛夫斯克至庫爾莫亞爾斯卡亞的長約530公里、縱深爲120公里的防禦地帶，當面之敵爲保盧斯的第6集團軍和下轄的18個齊裝滿員師，當時雙方力量對比爲，人員1:1.2，坦克1:2，飛機1:3.6，火炮和迫擊炮大致相等，德軍實力佔優。
在高加索方向，原南方方面軍在撤退時遭到嚴重損失，原有的4個集團軍只剩下10多萬人，最高統帥部決定撤銷南方方面軍，並將所有部隊編入北高加索方面軍，由蘇聯元帥布瓊尼任司令員，北高加索方面軍的第37和12集團軍受領了掩護斯塔夫羅波爾方向的任務，第18、56、47集團軍則受領了掩護克拉斯諾達爾方向的任務，7月底至8月初，兵力上佔優勢的德軍頑強地向前推進，很快進抵庫班河，8月，在邁科普方向上，交戰也激烈起來，8月10日，德軍攻佔了邁科普，11日又攻佔了克拉斯諾達爾，8月中旬，佔領了莫茲多克，前出到捷列克河，到9月9日，德軍將第46集團軍擊退後，佔領了幾乎全部山口，蘇呼米麪臨着嚴重的危險。
經過一段時間的調兵遣將，7月17日，蘇德雙方在斯大林格勒接近地展開了激烈的交戰，會戰正式開始，德軍第6集團軍在保盧斯上將指揮下，以第8步兵軍和第14裝甲軍爲北突擊集團，以第51步兵軍和第24裝甲軍爲南突擊集團，突擊蘇軍62集團軍防禦實施包圍，向卡拉奇方向發展進攻，同時，以部分兵力向蘇軍第64集團軍發起佯攻，以吸引蘇軍的注意力。
7月23日，德軍突破蘇軍第62集團軍右翼防線，合圍了該集團軍的2個師，前出到斯大林格勒西面的頓河河岸，7月25日，德軍對由蘇軍第64集團軍的右翼陣地發起攻擊，企圖在卡拉奇附近強渡頓河，次日，蘇64集團軍被迫退過頓河。
斯大林再也按捺不住對年邁的鐵木辛哥元帥的失望，畢竟就是馬屁拍的再好也止不住自從進攻芬蘭的時候開始就從來沒有取得過像樣的勝利，現在更是屢戰屢敗的現實，失望之下，斯大林撤消了他斯大林格勒方面軍司令員的職務，由第64集團軍司令戈爾多夫中將接任，並派總參謀長華西列夫斯基上將作爲最高統帥部代表前往斯大林格勒協助指揮戰事，斯大林還決定將預備隊的坦克第1和第4集團軍火速調往斯大林格勒地域。
隨後，爲了增強斯大林格勒守軍的鬥志，斯大林於7月28日發佈了第227號命令，凡是不服從命令而離開戰鬥崗位或者撤退的軍人都將被槍斃，並嚴厲要求蘇軍部隊“絕對不許後退一步！”斯大林相信在選擇被敵人打死和被自己人打死的選擇題面前，只要腦袋沒有鏽掉的人都不會選擇錯。
在蘇聯軍隊瘋狂身之後寫失心瘋的反擊防守之下，德第6集團軍由於缺少裝甲兵力的支援，被迫轉入防禦態勢，德軍在行進間佔領斯大林格勒的計劃被粉碎，但此時頓河西岸蘇軍的處境非常困難，兩翼都陷入了德軍包圍，28日，堅持不住的蘇軍終於違反了斯大林的命令從羅斯托夫撤退，好在斯大林這次沒有大規模的進行清洗，蘇聯現在也缺少兵員啊！
7月30日，腦袋在前一段時間一直間歇性抽風的希特勒似乎恢復了正常，再次那照原定的計劃作了一個影響命運的決定，在他的鷹巢中的一次作戰會議上他宣佈：“因爲高加索的命運是將要在斯大林格勒決定，所以由於這個會戰的重要性，遂有從a集團軍羣抽調兵力以增強b集團軍羣之必要！”於是，霍特的第4裝甲集團軍又歸還給b集團軍羣，並於8月1日奉命沿科捷爾尼科沃，，斯大林格勒鐵路向東北方向進擊，當天迅速突破了蘇第51集團軍的防線，佔領了蒙特納亞。
8月3日，霍特攻佔了科捷爾尼科沃，接着又於5日突破了蘇第64集團軍的防禦，前出到阿勃加涅羅沃地域，在這時候，接到斯大林死命令的蘇軍的抵抗和反擊也越來越瘋狂和頑強，霍特只好放棄了獨立攻佔斯大林格勒的想法，於8月9日轉入守勢，