11月11日，德军集中最后的机动部队，以5个步兵师、2个装甲师和2个工兵营在宽5公里的正面上发起强攻。战斗队形高度密集。一天之内，苏德两军为争夺每寸土地、每一座房屋，都进行了异常激烈的战斗，双方伤亡惨重。德军虽然在街垒工厂以南冲到达了伏尔加河岸，但部队已疲惫不堪，其攻势已成强弩之末，保卢斯被迫于次日停止了进攻，修整部队。这个情况下苏军的损失同样严重，第62集团军的两个师损失了75%的兵员。可以这样说德军的停止进攻丧失了这次宝贵的取得胜利的机会。
虽然苏联方面的守军的在德军暴风骤雨般的进攻情况下，处境艰难，但是一直没有放弃发起反攻的打算。苏军最高统帅部自9月底开始准备大反攻，负责斯大林格勒地区总体战略的朱可夫开始向斯大林格勒秘密大规模集结兵力。至11月中旬，在斯大林格勒地域城外的南北两侧的苏军计3个方面军10个诸兵种合成集团军，1个坦克集团军，4个空军集团军和若干个独立军、坦克军和旅，共143个师110.6万人，计15500门火炮和迫击炮，1463辆坦克和强击火炮，1350架飞机。当面的德军B集团军群共有80个师又3个旅，约100万人，10290门火炮，675辆坦克，1216架飞机。在这个时候苏联第一次在局部战场上对德军在兵力和技术兵器方面形成了微弱的优势，德军的处境开始变得有些不妙。
朱可夫的策略是将德军继续牵制在城内，然后通过打击德军虚弱的外侧来将德军包围在斯大林格勒市区。11月13日，斯大林批准了朱可夫和华西列夫斯基拟制反攻计划，并亲自给这个计划取代号为“天王星行动”，这与针对德军中央军群的“火星行动”相呼应。该计划规定：西南方面军由瓦杜丁中将指挥，其任务是从顿河西岸的谢拉莫菲维奇和克利茨卡亚地域桥头阵地实施主攻，突破罗马利亚第3集团军防御，直插顿河东岸的卡拉奇；斯大林格勒方面军由叶廖缅科上将指挥，其任务是从斯大林格勒南面向西北突击，突破罗马利亚第4集团军防御，与西南方面军在卡拉奇会师，完成对德第6集团军的合围；顿河方面军由罗科索夫斯基中将指挥，其任务是从斯大林格勒西北面向东南实施辅助性突击，掩护西南方面军的主攻。反攻日期定为：西南方面军和顿河方面军为11月19日，斯大林格勒方面军为11月20日。
这种情况下对面的德军依然毫无察觉，在加上严寒的到来，使得德军面对俄国的酷寒，战斗力锐减。在技术兵器上由于没有专用的防冻机油，使得大部分的坦克等技术兵器趴窝。就手里面的步枪也要在怀里面暖一会儿才能正常使用，这样的天气也影响了一项是德国军队的利器的空军出动，严寒使得飞机在保养方面比平时要困难许多。出勤率也降低了许多。这样导致的结果就是德军在前线的物资储备也迅速降低到了一个危险的境况之下！
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