آدولف هیتلر همیشه باور داشت که اتحاد شوروی آخرین دشمن او نخواهد بود و دشمنان دیگر همیشه در کمین هستند. او از کمونیسم متنفر بود و فکر می‌کرد زمین‌های وسیع و منابع طبیعی فراوان شوروی روسیه نعمت گرانباهی است که آلمانی‌ها می‌توانند با بدست آوردنشان درنهایت ارباب دنیا شوند. در اولین ماه‌های سال ۱۹۴۱ زمانی که او در خانه بیرخوف مستقر بود ارتشش در رشته‌کوه باوارین عقب‌نشینی کرده بودند. بنابراین هیتلر در آن زمان خطرناک‌ترین بازی خود، یعنی عملیات بارباروس و حمله به اتحاد شوروی را برنامه‌ریزی کرد. او ارتشش را دوباره به شرق فرستاد؛ش سه تا از آن‌ها برای بزرگ‌ترین چالش عمرشان آماده شده بودند. از لحاظ نظری اتحاد شوروی هنوز از متحدین هیتلر به حساب می‌آمد و استالین می‌خواست اوضاع را همینطور نگه دارد زیرا کشورش متاسفانه آمادگی مقابله با جنگ را نداشت. ارتش سرخ قدرتمند بزرگ‌ترین و از لحاظ فناوری پیشرفته‌ترین ارتش جهان بود اما در اواخر دهه ۱۹۳۰ در لشگرکشی های استالین نابود شده بودند. حدود سه چهارم افسران ارشد این ارتش کشته یا زندانی شده بودند. آن‌ها برخلاف ظاهر قدرتمندشان از لحاظ تعداد و کارایی دچار سقوط فاجعه‌باری شده بودند.
آلمانی‌ها الان دیگر وارد کشور همسایه‌شان، لهستان شده بودند. استالین در کمال ناامیدی برای حفظ صلح دستور داده بود نیروهایش هیچ صدمه‌ای به ارتش مقابل نزنند.
هیتلر قبل از حمله به روسیه باید اول کار مهم دیگری را انجام می‌داد. او باید دربرابر همسایگان منطقه جنوبی دفاع می‌کرد. رومانی، بلغارستان و مجارستان متحدین قطعی آلمان بودند اما در مارس سال ۱۹۴۱ دولت یوگسلاوی که با آلمان دوست بود، توسط نیروهای موافق انگلیس سرنگون شده بودند. همسایه کناری آن یعنی یونان هم موافق انگلیسی‌ها بود.
بنابراین در روز ششم آوریل سال ۱۹۴۱ ارتش آلمان وارد بالکان شد. ۳۳ واحد آلمانی به یوگسلاوی رفتند و به‌سرعت نیروی دفاعی آن‌ها را از هم پاشیدند. پایتختشان بلگراد در دوازدهم آوریل تسلیم شد.
یونان هم تقریباً به همین سرعت سرنگون شد. آتن با وجود کمک انگلیسی‌ها در کمتر از سه هفته به اسارت آلمان درآمد. اکنون دیگر راه برای شروع عملیات بارباروس هموار شده بود. بیش از چهار میلیون نفر نیرو و بیش از سه هزار هواپیمای جنگی به این جنگ اعزام شدند. طبق برنامه قرار بود سه حمله همزمان صورت بگیرد. گروه ارتش شمالی قرار بود وارد ایالات بالتیک شوند و لنین‌گراد را محاصره کنند. گروه ارتش مرکز باید به موسکو پیشروی می‌کرد و گروه ارتش جنوبی هم می‌خواست اوکراین را اشغال کند. وقتی هیتلر به ژنرال‌هایش نقشه جنگ را نشان داده همه‌شان سکوت کردند. آن‌ها نگران شده بودند چون فکر می‌کردند طرح او برای نیروهایشان بیش از اندازه بلندپروازانه است ولی هیچ‌کدام جرات نداشتند نظرشان را به او بگویند. ارتش سرخ روسی‌ها خیلی بزرگ‌تر بود. دو میلیون نفر از نیروهای این ارتش در فاصله زیادی از مرز غربی قرار داشتند و بقیه به عنوان نیروی ذخیره در کشور مانده بودند. روسی‌ها بیش از بیست هزار تانک هم داشتند که تعدادش از ۶۰۰۰ تانک آلمان خیلی بیشتر بود. تانک‌های روس‌ها قدیمی‌تر بودند و توان کمتری داشتند اما هنوز نیروی جنگی قدرتمندی به حساب می‌آمدند. مشکل آلمانی‌ها این بود که آیا سرعت و فناوری برترشان می‌تواند بر تعداد زیاد ارتش آلمان غلبه کند و آن‌ها را شکست دهد یا خیر. عملیات بارباروس ساعت ۳:۱۵ دقیقه صبح روز ۲۲ام سال ۱۹۴۱ آغاز شد. نیروی هوایی آلمان نازی هم هنگام طلوع آفتاب به آن‌ها ملحق شد و به دشمن حمله کرد. همزمان با حمله آن‌ها نیروی زمینی نیز شروع به شلیک کردند. آلمانی‌ها به‌سرعت از رود باگ بین مرز لهستان و شوروی عبور کردند. تانک‌های هیتلر خیلی سریع به منطقه شوروی نفوذ کردند و در عرض دو روز تا بیش از ۵۰ مایل پیش رفتند. حملات دفاعی ارتش سرخ فایده‌ای نداشت زیرا خوب برنامه‌ریزی نشده بودند. ارتش آلمان ده‌ها هزار نفر از شوروی‌ها را زندانی گرفت. در این میان نیروی هوایی آلمان کاملاً بر منطقه هوایی مسلط بود. به نظر می‌رسید ارتش آلمان رهبریت ارتش سرخ را از کار انداخته بود. روز ۲۹ام ژوان یعنی هفت روز بعد از شروع حمله دو نیروی زرهی (ارتش تانک‌ها) نزدیک مینسک به هم رسیدند و منطقه بزرگی از نیروهای شوروی را محاصره کردند. وقتی پیاده‌نظام هم به آن‌ها ملحق شدند، بیش از ۳۰۰۰ زندانی گرفتند. در بعضی مناطق مردم و بخصوص آزادهی‌خواه هایی که در اوکراین بودند حتی از حضور آلمانی‌ها استقبال می‌کردند زیرا در این مناطق حس روس‌ستیزی گسترش پیدا کرده بود. در موسکو، استالین تقریباً با شکست مواجه شده بود. او وقتی فهمید هیتلر به پیمان اتحادشان خیانت کرده بیش از یک هفته به سکوت خود ادامه داد ولی سرانجام در روز سوم جولای طی سخنرانی‌اش حس میهن‌پرستی مردمش را تحریک کرد و از آن‌ها خواست کشورشان را نجات دهند.
نخست‌وزیر انگلستان، وینسون چرچیل نسبت به خبر عملیات بارباروس احساس متفاوتی داشت. این حمله برای او به این معنا بود که دیگر تنها نیست. او اعلام کرد که تمام دشمنان آلمان نازی دوست او هستند، حتی اگر در گذشته با آن‌ها اختلاف‌های سیاسی داشته بوده باشد. بنابراین ماموری را به موسکو فرستاد تا با نخست‌وزیر شوروی ویاچسلاو مولوتوف قرارداد همکاری متقابل ببندد. با وجود این، جدایی از کمک‌هایی که از طریق دریا برای آن‌ها فرستاد برای کمک به شوروی در آن لحظه کار زیادی از انگلیس برنمی آمد. بعد از ماه ژوان، در جولای حمله رعد‌آسای آلمانی‌ها به منطقه شوروی شدیدتر شد. به نظر می‌رسید هیچ‌چیز نمی‌تواند جلوی هیتلر را بگیرد اما او پس از مدتی کوتاه اولین و مهم‌ترین اشتباه استراتژیک خود را مرتکب شد. در اوایل جولای سال ۱۹۴۱ بیش از ۳۰۰ هزار نفر از ارتش سرخ در غرب ضربخانه تسلیم آلمانی‌ها شدند. فرماندهان نیروی زرهی هیتلر بخصوص ژنرال هاینتس گودریان به هیتلر التماس کردند که اجازه دهد پیشروی کنند. عملیات بارباروس داشت مانند ساعت سریع پیش می‌رفت. در عرض یک هفته نیروی زرهی آلمان تا حد زیادی به داخل روسیه نفوذ کرد و به اسمولنسک رسید که فقط چندصد مایل با موسکو فاصله داشت.
در ۲۲ام جولای حرکت گازانبری نیروی زرهی به شرق اسمولنسک رسید و ۳۱۰ هزار نفر دیگر از سرباز شوروی را به دام انداخت. در این زمان وقفه کوتاهی صورت گرفت تا بقیه سربازان به آن‌ها برسند. با اینکه تانک‌ها سرعت بی‌مانندی داشتند، بیشتر سربازان ارتش هنوز باید پیاده می‌رفتند یا ابزار جنگی‌شان را با اسب و کالسکه جابجا می‌کردند. با وجود این، تنها پنج روز طول کشید تا باقی اعضای ارتش به تانک‌ها رسیدند و حمله را آغاز کردند. عملیات تنها در عرض ۹ روز دیگر به طول انجامید و تمام شد. آلمانی‌ها صف دور و درازی از زندانی‌های شوروی را به سمت غرب می‌بردند تا در آنجا اسیرشان کنند. حدود دو و نیم میلیون نفر آن‌ها هیچ‌گاه به خانه خود بازنگشتند. آن‌ها الان دیگر فقط ۲۰۰ مایل با موسکو فاصله داشتند و راه نیز برایشان باز بود. آن‌ها کاملاً مطمئن بودند که تا پایان تابستان موسکو طبق برنامه هیتلر سقوط می‌کند.
با این حال در مناطق دیگر پیشروی آلمانی‌ها از حدانتظارشان دشوارتر شده بود. ارتش سرخ عملیات دفاعش را قدرتمندتر کرده بود و تا اواسط جولای گروه ارتش جنوب هنوز بیش از ۵۰ مایل با کی‌اف (پایتخت اوکراین) فاصله داشت. هیتلر به گودریان گفت که باید پیشروی‌اش به سمت موسکو را به تأخیر بیندازد و ارتش تانک‌هایش را برای کمک به افرادشان به سمت کی‌اف بفرستد. گودریان به‌شدت با این تصمیم مخالفت کرد اما هیتلر مصر بود که تا وقتی کی‌اف سقوط نکرده دیگر هیچ‌گونه پیشروی به سمت موسکو نباید صورت بگیرد. بعداً مشخص شد که این تصمیم چقدر سرنوشتشان را عوض کرده. در همان زمان نیز علائم نگران‌کننده‌ای وجود داشت که نشان می‌داد ارتش سرخ قرار نیست آنطور که هیتلر انتظار داشت زود تسلیم شود. سربازان شوروی به نظر تمامی نداشتند.
اکنون بیش از ۱۶ میلیون سرباز به حرکت در آمده بودند و ارتش سرخ سلاح‌های جدید و ترسناکی داشتند؛ بخصوص یک تانک جدید که نامش تی بود۳۴. اسلحه این تانک ۷۶ میلی متر طول داشت و از ارتش تانک‌های کل کشور سریع‌تر و بهتر بود. در ادامه این حمله رعدآسا آلمانی‌ها گاهی به علائم هشداری توجهی نمی‌کردند. ارتش تانک‌های گودریان در روز ۲۳ام آگوست سال ۱۹۳۱حمله خود را آغاز کرد. تانک‌های گروه ارتش جنوب سه هفته بعد به سمت شمال یورش کردند و این دو خط حمله گازانبری در روز ۱۶ام سپتامبر در شرق کی‌اف به هم رسیدند. دو تا دیگر از ارتش‌های شوروی کاملاً نابود شدند. نیم میلیون سرباز کشته یا زندانی شدند. در همان روز بیش از هزار مایل آن طرف تر از سمت شمال، گروه ارتش شمال، شهر لنین‌گرد یا همان سن‌پترزبوک کنونی را تصرف کردند. این شهر فوراً از بقیه اتحاد شوروی جدا شد.
شهر محاصره شده بود. هیتلر قصد نداشت آنجا را به آتش بکشد و به سربازانش دستور داده بود در آنجا بمانند و آنقدر به مردم گرسنگی دهند تا تسلیم شوند. در شهر حکومت نظامی بود و تنها ارتباطی مردم با مناطق دیگر اتحادیه شوروی دریاچه لادوگا بود که می‌توانستند از طریق آن از سمت شرق کمک بگیرند اما از طریق آب امکان ارسال مواد غذایی زیادی وجود نداشت. ۱۱ هزار نفر از گرسنگی جان خود را از دست دادند. در روز یازدهم دسامبر جاده‌ای به سمت دریاچه باز شد و سهمیه‌بندی‌ها کمی افزایش پیدا کرد اما فقط در یکی از روزهای ماه دسامبر، بیش از ۳۷ هزار نفر از مردم به خاطر گرسنگی مردند. در این زمان گروه ارتش مرکزی برای آخرین حمله به سمت موسکو آماده می‌شد. نیروی زرهی گودریان نیز به آن‌ها ملحق شده بود تا رهبری حمله پترسبرگ را به دست بگیرد.
در مرز تعداد تانک‌ها و نیروی انسانی آلمانی‌ها دوبرابر و در هوا تعداد هواپیماهایشان سه برابر دشمن بود. حمله در روز بیستم سپتامبر سال ۱۹۴۱ آغاز شد. یکبار دیگر ارتش تانک‌های گودریان ارتش سرخ را به خاک و خون کشید. تا هفتم اکتبر سربازهای بیشتری از شوروی تسلیم شدند. با این حال استالین مصمم بود که تا آخرین لحظه از موسکو دفاع کند. او برای سازماندهی نیروی دفاعی شهر، مارشال یوگی ژاکو را استخدام کرد. مردم موسکو همگی کمک کردند تا یک سری خطوط دفاعی حفر کنند اما آنچه که در اصل مانع پیشروی آلمان شد، آب‌وهوای روز هشتم اکتبر بود. در آن روز باران شدیدی می‌بارید. وسایل نقلیه آلمانی‌ها خیلی زود در دریایی از گل گیر افتادند. تا اواخر ماه اکتبر، به دلیل کمک آب‌وهوا و افزایش مقاومت مصرانه شوروی، افراد گروه ارتش مرکزی هنوز ۵۰ مایل با موسکو فاصله داشتند. هیتلر بالاخره داشت تاوان تصمیمی که چند ماه قبل گرفته بود را پس می‌داد؛ اینکه تصمیم گرفت حمله به موسکو را به تأخیر بیندازد.
تقریباً همزمان با این موضوع گروه ارتش جنوب به دریای سیاه رسیده بود و داشت سربازان بیشتری را به دام می‌انداخت؛ چند صد هزار سرباز دیگر به اسارت گرفته شدند ولی آن‌ها نیز به خاطر آب‌وهوا گیر افتادند. با این حال شهر کی‌اف را تا ۲۴ام اکتبر تصرف کردند. آب‌وهوا دیگر کم‌کم داشت روحیه و اعتمادبنفس سربازان آلمانی را از بین می‌برد. جنگ قرار بود تا آخر تابستان تمام شود و آن‌ها آمادگی هوای یخ‌بندان زمستان را نداشتند. هیچ لباس گرم و تجهیزاتی برای سربازان وجود نداشت و آن‌ها در حال زجر کشیدن بودند. در مرز موسکو گروه ارتش مرکزی داشت آخرین حملات خود را آغاز می‌کرد تا شوروی را تصرف کند. در چهارم دسامبر واحدهای نفوذی این ارتش تنها ۱۹ مایل با میدان سرخ فاصله داشتند. بعضی از ماموران دیدبانی می‌گفتند می‌توانند از آن فاصله درخشش گنبدهای طلایی آثار باستانی کرملین را ببینند. با این حال آن شب هوا دوباره خراب شد و موتور تانک‌ها کار نمی‌کرد. سلاح‌ها یخ زده بودند و سربازان به‌شدت سرمازده شده بودند.
در روز پنجم دسامبر آلمانی‌ها حمله را متوقف کردند. زمستان به کمک ارتش سرخ آمده بود. با این حال آلمانی‌ها مطمئن بودند که با سررسیدن بهار می‌توانند کار را تمام کنند. در بیشتر پاییز سال ۱۹۴۱ ارتش استالین تحت حمله غیرمنتظره آلمان قرار داشت اما ناگهان با حمله دیگری نیز مواجه شد. به ظاهر ژاپنی‌ها نیز آن زمان در سیبری به نیروهای استالین حمله کردند اما در نوامبر این دیکتاتور روسی (استالین ) از جاسوس ارشدش در ژاپن پیامی دریافت کرد که می‌گفت ژاپنی‌ها درواقع قصد حمله ندارند. فوراً حدود سی واحد نظامی با قطار سیبری به سمت غرب و شهر موسکو اعزام شدند.
این سربازان برای جنگ در زمستان آموزش دیده بودند و بسیار مجهز بودند. تا انتهای دسامبر بیش از نیم میلیون نفر دیگر نیز نزدیک به پایتخت در جایگاه دفاعی قرار گرفتند. در پنجم دسامبر زمانی که آلمانی‌ها دست از تصرف موسکو برداشته بودند، تحت حمله وحشیانه روسی‌ها قرار گرفتند. روسی‌ها اول از همه آن‌ها را به‌صورت انبوه به رگبار توپ گرفتند. سپس دسته‌هایی از تانک‌های تی۳۴ به سمتشان حمله‌ور شد و نیروی دفاعی آلمانی‌ها را با خاک و خون یکسان کرد. آلمانی‌ها با حمله وحشیانه دشمن غافلگیر شده بودند؛ دشمنی که فکر می‌کردند رو به شکست است. بنابراین آلمانی‌ها شکست خوردند. تا هفت روز حمله ارتش شوروی به نیروهای آلمان ادامه داشت. برای هیتلر که به‌شدت اصرار داشت پیشروی به سمت موسکو متوقف شود، این اتفاق شکست فاجعه‌باری بود.
در نوزدهم دسامبر او فرمانده کل قوایش، فیلد مارشال والتر فون براوخیچ را اخراج کرد و تصمیم گرفت خودش امور کارها را به دست بگیرد. او هاینتس گوداریون را نیز همراه با سی افسر ارشد دیگر اخراج کرد. او دستور داد که دیگر هیچ عقب‌نشینی در کار نباشد و سربازان آلمانی باید هر طور شده مقاومت کنند؛ حتی اگر لازم باشد جان خود را از دست بدهند. استراتژی او خوب عمل کرد. خطوط ارتش آلمان به تدریج مقاومت کرد اما استالین که با موفقیت ارتش سرخ از حمله قبلی سربلند بیرون آمده بود دستور داد سربازانش دسته‌جمعی به سرتاسر مرز حمله کنند. مارشال ژاکو، یکی از معتمدترین فرماندهان استالین سعی کرد او را از این کار منصرف کند اما استالین بسیار مصمم بود. این جنگ تا چهار ماه بعد ادامه داشت و حمله آن‌ها به سمت نیروهای دفاعی آلمان بی‌نتیجه مانده بود. برای هیتلر این شرایط خیلی بدی بود.
او عادت داشت خیلی زود جنگ‌ها را تمام کند و سریع به نتیجه برسد و همه نیز همین توقع را از او داشتند اما اکنون در اتحادیه جماهیر شوروی سخت زمین خورده بود. او با دشمنی روبرو شده بود که بنظر می‌رسید به هیچ عنوان قصد تسلیم شدن ندارد. در این زمان روسیه تنها دردسر او نبود. در هفتم دسامبر سال ۱۹۴۱، ژاپن که متحد آلمانی‌ها بود بدون هیچ هشداری به ایالات متحده حمله کرد. هیتلر هم بدون هیچ فکری علیه ایالات متحده اعلام جنگ کرد. او بدون هیچ برنامه‌ریزی قبلی دشمنی جدید برای خودش درست کرده بود. با فرا رسیدن سال ۱۹۴۲ هیتلر تصمیم داشت حمله به روسیه را ادامه دهد اما به یک استراتژی جدید احتیاج داشت زیرا طرح جنگ در سراسر مرز دیگر جواب نمی‌داد. به علاوه، همانطور که مشاوران اقتصادی‌اش به او گفته بودند ذخایر نفت آلمان رو به اتمام بود به همین خاطر تصمیم گرفت حمله به شمال را متوقف کند و در عوض به سمت زمین‌های نفت روسیه در جنوب لشگرکشی کند. طرح اولیه این عملیات (که عملیات آبی نام داشت) شامل حمله به جنوب خارکیف می‌شد؛
قرار بود گروه ارتش الف برای غارت زمین‌های نفت به آن منطقه برود و گروه ارتش ب در سراسر رود دان از کناره جنوبی گروه الف را پوشش دهد. در این مسیر آن‌ها در مقابل نیروی شوروی قرار گرفتند که می‌خواستند کی‌اف را پس بگیرند. دوباره ۲۰۰ هزار سرباز شوروی دیگر دستگیر و ۷۰ هزار نفر کشته شدند.
آلمانی‌ها در بخشی از همین عملیات محاصره بندر سواستوپول در شبه‌جزیره کریمه را شدیدتر کردند. مدافعان این شهر برای هشت ماه شهر پیوسته تحت بمباران آلمانی‌ها قرار گرفته بودند. یکی از این توپ‌ها اسلحه‌ای به طول ۴۰۰ میلی متر داشت که به‌طور دسته‌جمعی روی مردم آتش می‌گشود. در اواخر ژوان سال ۱۹۴۲ سواستوپول بالاخره به نیروهای آلمانی اعلام کرد که می‌توانند به سمت جنوب بروند و با امنیت از زمین‌های نفت استفاده کنند. در ۲۸ام ژوان حمله شروع شد. گروه ارتش ب نیروهایش را به سمت رودخانه دان برد و تا آن طرف رودخانه و غرب آنجا پیشروی کرد. گروه ارتش ب با مقاومتی شدیدتری از طرف دشمن مواجه شد اما تا نهم جولای به روستوف نزدیک شده بود. در آن زمان هیتلر مجموعه اقداماتی کرد که بعداً معلوم شد اشتباهات استراتژیکی خیلی بدی بوده‌اند.
درحالیکه گروه ارتش ب به سمت رودخانه دان می‌رفت رهبر آلمان نازی (هیتلر) دستور محاصره استالینگراد را صادر کرد؛ با اینکه از لحاظ استراتژیکی در آن لحظه هیچ الزامی برای محاصره این شهر وجود نداشت. هیتلر کاملاً ناگهانی به ارتشش یک مأموریت انبوه جدید داده بود. او دو هفته بعد اشتباه خود را دوبرابر کرد. او که از پیشروی آرام جنگ در قفقاز ناامید شده بود، مسیر نیروی زرهی خود را به سمت کوهستان عوض کرد. لشگرکشی به سمت استالینگراد تا حد زیادی کند شد. بنابراین گروه ارتش الف از کناره قفقاز به سمت هفت مایلی آنجا رفتند تا همه ارتش‌های هوایی روسی را سرنگون کنند ولی آن زمان هیتلر دوباره نظرش را عوض کرد زیرا از پیشروی کند گروه ارتش ب به سمت استالینگراد عصبانی شده بود و به ارتش تانک‌هایش دستور داد دوباره به شمال برگردند.
در نهم آگوست گروه ارتش الف اولین زمین نفت را در مایکو پیدا کرد. تا آن زمان این منابع کاملاً نابود شده بودند ولی بدون سوخت‌گیری نمی‌توانستند پیش‌تر بروند. ذخایر بزرگ نفت مرکز قفقاز و ذخایری که نزدیک دریای خزر بودند هم دیگر از دسترسش خارج بودند. در این زمان توجه هیتلر دوباره به جای دیگری معطوف شده بود. در اواخر آگوست نیروهای آلمانی در فاصله زیادی از استالینگراد قرار داشت. حمله به این شهر که تحت نام دشمن قوس هیتلر صورت گرفته بود، آغاز شد. این یکی از مهم‌ترین نبردهای جنگ جهانی دوم بود. در هفدهم آگوست سال ۱۹۴۲ ارتش ششم ژنرال فردریش پاولوس از رود دان گذشت و آخرین حمله را به سمت استالینگراد آغاز کرد.
شش روز بعد یکی از نیروهای زرهی به رودخانه وولگا در شمال شهر رسید و نیروهای آلمانی داشتند در کناره بیرون شهر می‌جنگیدند. به نظر می‌رسید هیتلر خودش را برای یک پیروزی بزرگ آماده کرده. استالینگراد یک مرکز صنعتی مهم بود که بیش از دوازده مایل وسعت داشت و در کناره رودخانه بنا شده بود. یک‌چهارم تراکتورها، کامیون‌ها، تانک‌ها و اسلحه‌های اتحادیه شوروی در کارخانه‌های آنجا تولید می‌شد. شوروی‌ها آنجا را به سنگری مستحکم تبدیل کردند. وقتی هیتلر تصمیم گرفت گروه ارتش تانکی ب را به جنوب بفرستد، آن‌ها دو هفته زمان پیدا کردند تا خودشان را برای مقابله آماده کنند. برنامه آلمانی‌ها این بود که مستقیم به شهر حمله کند. در این زمان یکی از بدترین و طولانی‌ترین نبردهای جنگ جهانی دوم آغاز شد. آلمانی‌ها به‌آرامی وارد شهر شدند و خیابان به خیابان آنجا را پیش رفتند.
در عین حال بمب‌های شیرجه‌ای از بالای سرشان شهر را بمباران می‌کردند. آن‌ها خانه به خانه و اتاق به اتاق خانه‌ها را می‌گشتند. مدافعان شوروی از مجراهای فاضلاب به عنوان پناهگاه و راه ارتباطی استفاده می‌کردند و از ویرانه‌های طبقات بالا تک‌تیراندازی می‌کردند. نیروی کمکی شوروی‌ها باید از رودخانه رد می‌شدند اما آلمانی‌ها اغلب اوقات از آسمان به آن‌ها حمله می‌کردند. با این حال هزاران نفر موفق شدند وارد شوند.
تا اواخر سپتامبر آلمانی‌ها به بیشتر قسمت‌های شهر راه پیدا کرده بودند و می‌توان گفت تقریباً داشتند به پیروزی می‌رسیدند. الان دیگر برای هیتلر محاصره استالینگراد خیلی مهم شده بود. در روز چهارم اکتبر سال ۱۹۴۲ ژنرال پولوس حمله‌ای را آغاز کرد که قرار بود آخرین حمله به استالینگراد باشد. در این حمله تانک‌ها وارد صحنه شدند؛ همینطور روی آوارها حرکت می‌کردند، سروصدا به وجود می‌آوردند و مستقیم ساختمان‌ها را هدف قرار می‌دادند. یکی از افسران آلمان گفت میزان پیشرفت را باید نسبت به جسدها انداز بگیریم و مساحتی که اشغال کرده‌ایم. پیروزی آلمان به ظاهر قطعی بود ولی درواقع آلمانی‌ها بیش از اندازه نفوذ کرده بودند.
در اواسط نوامبر ارتش روسیه نیروی کمکی بیشتری فرستاد؛ بیش از یک میلیون سرباز، ۱۳ هزار و پانصد اسلحه، نهصد تانک و بیش از هزار هواپیمای جنگی به‌صورت پنهانی وارد منطقه جنگی شدند. در نوزدهم نوامبر آن‌ها به کناره‌های شمالی جایگاه آلمانی‌ها حمله کردند. بعد از بمباران انبوه، تانک‌های تی۳۴ و پیاده‌نظام‌ها وارد جایگاه آلمانی‌ها شدند. حال آلمانی‌ها بودند که دربرابر هزاران نیروی دشمنی تسلیم شدند. روز بعد حمله شوروی‌ها به جنوب هم به همین اندازه موفقیت‌آمیز بود. در ۲۳ام نوامبر این حرکات گازانبری در غرب استالینگراد به یکدیگر نزدیک شده و ششمین ارتش آلمانی‌ها را از بین بردند.
ژنرال پولوس که مسئول نیروهای آلمانی بود می‌توانست فرار کند اما هیتلر به او دستور داد بایستد و بجنگد. او تضمین کرد که به زودی با نیروی هوایی نازی ذخایر لازم برایشان می‌فرستد. به همین خاطر ژنرال اعلام کند که آلمانی‌ها در جایگاهشان بمانند تا نجات پیدا کننند. فیلد مارشال اریک فن مانشتاین، فرمانده کل قوای آلمانی‌ها در منطقه برای کمک به پولوس در دوازدهم دسامبر عملیات زمستان را آغاز کرد. آن‌ها می‌خواستند در این عملیات با تانک‌های آلمان محاصره شوروی‌ها را بشکنند. این عملیات برای دو روز خوب پیش رفت اما کمی بعد مقاومت ارتش سرخ بیشتر شد.
دز ۲۳ام دسامبر عملیات نجات آلمانی‌ها حدود سی مایل آن طرف شهر متوقف شد. مانشتاین به نیروی تحت محاصره گفت که باید از استالینگراد خارج شدند اما پولوس برای این کار باید از هیتلر اجازه می‌گرفت و هیتلر با درخواست او مخالفت کرد. به هر جهت برای فرار هم خیلی دیر شده بود. مارشال ژاکو اکنون دیگر مرحله بعدی مصاحره‌اش را آغاز کرده بود. این مرحله شامل حمله دسته‌جمعی به تانک‌های نیروی نجات می‌شد. بنابراین تانک‌ها از شهر دور شدند و عقب‌نشینی کردند. تا اواخر دسامبر نازی‌ها دیگر امیدی به نجات نیروهای تحت محاصره در استالینگراد نداشتند؛ درحالیکه طرح رساندن تجهیزات و موادغذایی از طریق نیروی هوایی به شهر نیز با شکست مواجه شده بود.
نیروهای آلمانی هر روز به هفتصد تن تجهیزات کمکی احتیاج داشتند تا بتوانند جان سالم به در ببرند اما هیچ‌گاه بیش از ۱۸ تن دریافت نمی‌کردند. آب‌وهوا به‌شدت خراب بود و آسمان شهر تحت کنترل نیروی هوایی ارتش سرخ قرار گرفته بود. نیروهای شوروی هر روز پیش‌تر می‌رفتند و دایره محاصره را کوچک‌تر می‌کردند. دویست هزار نفر در آنجا گیر افتاده بودند. در هشتم ژانویه شوروی‌ها از آلمانی‌ها درخواست کردند تسلیم شوند اما آن‌ها قبول نکردند. در ۳۱ام ژانویه ۱۹۴۳ پولوس را مجبور به تسلیم کردند. بیش از صد هزار به دام اسارت گرفتار شدند که از بین آن‌ها فقط پنج هزار نفرشان به آلمان برگشتند.
جنگ استالینگراد جنگی خونین بود. آلمانی‌ها وحشیانه مورد حمله قرار گرفتند و بیش از سیصد هزار نفر از افراد و تقریباً همین تعداد از متحدینشان را از دست دادند. روسی‌ها نیز همین تعداد نیروهایشان را از دست دادند؛ به اضافه هزاران شهروند عادی که در این جنگ جان سپردند. تا این زمان این نبرد بزرگ‌ترین مصیبت آلمان‌ها در جنگی جهانی دوم بوده اما آخرین مصیبتشان نبود. ارتش سرخ اکنون دیگر در سرتاسر مرز شرقی به‌صورت دسته جمعی در برابر نیروهای هیتلر دفاع می‌کردند. نبرد استالینگراد برای ارتش شوروی پیروزی بزرگی به حساب می‌آمد و اکنون فرمانده عملیاتی آن نبرد، مارشال ژاکو متوجهش را به گروه ارتش ب آلمانی‌ها معطوف کرده بود که هنوز در قفقاز مستقر بودند. ارتش شوروی به سمت غرب استارلینگراد حرکت کردند و در اوایل دسامبر سال ۱۹۴۳در ۱۲۰ مایلی روستوف قرار داشتند.
این امکان وجود داشت که همه نیروهای آلمان در این عملیات نابود شوند. هیتلر که حق انتخاب دیگری نداشت با بی میلی به گروه ارتش الف اجازه عقب‌نشینی داد. تا ماه بعد آلمانی‌ها با مهارت دربرابر حمله شوروی ایستادگی کردند و جنگیدند. صدها هزار سرباز استعفا دادند. سپس در روز دوازدهم ژانویه ۱۹۴۳ ژاکو دستور یک حمله تمام‌عیار را داد. شوروی‌ها در وسعت ۵۰۰ مایل از کناره مرز به آلمانی‌ها حمله کردند. مانشتاین، فرمانده کل قوای آلمان در منطقه، که تعداد نیروهایش فقط یک‌هفتم شوروی‌ها بود اقدامات ضدحمله خوبی انجام داده بود اما تا اواخر فوریه ارتش سرخ هم کورسک و هم شهر کناری آن قارص را از نو اشغال کرد. این حملات روس در زمستان ضربه سنگین و مهلکی به ارتش آلمان زد. ارتش آن‌ها در عرض فقط چند ماه میلیون‌ها نفر از افراد و نیز تعداد زیادی از تانک‌هایش را از دست داد. ارتش سرخ هنوز نیروی انسانی زیادی ذخیره داشت.
همچنین تولید اسلحه‌اش بیشتر شده بود و از سمت انگلیس و ایالات متحده کمک‌های زیادی دریافت می‌کرد. آلمانی‌ها دیگر حتی مزیت فناوری برترشان را نیز نداشتند. تانک تی۳۴ شوروی تقریباً با ارتش تانکی شماره۴ آلمانی‌ها برابری می‌کرد. شوروی‌ها ترسناک کاتیوشا را هم داشتند. کاتیوشا یک سیستم راکت‌انداز چندگانه بود که سربازان آلمان را به از هم پاشید. با این حال هیتلر هنوز ناامید نشده بود. او هنوز رویای این را داشت که با حمله‌ای پیشگیرانه در تابستان اتحاد شوروی را از تعادل خارج کند و دوباره بازی را به نفع خودش برگرداند. به نظر می‌رسید شهر کورسک بدیهی‌ترین مکان برای شروع حمله باشد و حمله شوروی‌ها در اینجا به شدت به داخل نیروهای آلمانی نفوذ کرده بود و به نظر جای وسوسه‌برانگیزی برای حمله می‌آمد. هیتلر تصمیم گرفت این شهر را نابود کند. او خیلی ناگهانی و پنهانی به انجام این کار دست زد.
عملیات ضدحمله آلمانی با نسل جدیدی از تانک‌های آلمانی شروع شده بود که مخصوصاً برای جنگ با تانک‌های تی۳۴ روسی طراحی شده بود. تایگر ۵۵ تنی بسیار بزرگ اما کند بود. این تانک یک اسلحه مرگبار ۸۸ میلی متری داشت و زره جلویی‌اش طوری بود که نفوذ به آن برای تانک شوروی غرممکن بود. پنتر ۲۳ تنی از این مدل سریع‌تر بود و یک الحه ۷۵ میلی متری داشت. این تانک نیز می‌توانست تانک‌های تی۳۴ شورو را به زمین بنشاند. مدل این تانک‌ها بسیار جدید بود. هیتلر مجبور بود جنگ را به تعویق بیندازد در حالیکه تانک‌ها به تعداد لازم تولید شده و به مرز فرستاده شده بودند.
حتی وقتی نیرهای آلمانی شروع به آماده شدن کردند فرمانده شوروی، مارشال ژاکو حدس زده بود چه اتفاقی قرار است برایشان بیفتد. خیلی زود او از یکی از جاسوسانش که بین مقامات بالای آلمانی‌ها بود، مکان دقیق حمله را فهمید. ژاکو دستور داد با حفر گودال، مین‌های زمینی و دیواره‌های سیم خاردار خطوط دفاعی بسازند. سپس در زمان‌هایی که آسیب‌پذیری کمتر بود آنجا را با نیروهای خود پوشش داد و تانک‌ها و نیروی انسانی‌اش به صف کشید. بعدازظهر روز حمله به کورسک آلمانی‌ها فهمیدند که تعدادشان از مدافعان شوروی به‌شدت کمتر است، به اضافه اینکه شوروی‌ها دقیقاً می‌دانستند آلمان چه زمانی حمله می‌کند.
در پنجم جولای سال ۱۹۴۳ وقتی نیروهای آلمان خود را برای حمله آماده می‌کردند شوروی آن‌ها را بمباران کرد. با این وجود ارتش تانکی آلمان باز هم صبح روز بعد به سمت آن‌ها حمله کرد اما این بار با یک آمادگی دفاعی فو‌ق‌العاده روبرو شدند. هیچ شانسی برای شروع حمله برق‌‌آسا و نفوذ به خاک دشمن وجود نداشت. نتیجه فاجعه‌بار بود. در شمال ارتش آلمان فقط شش مایل از خاک دشمن را تصرف کردند و این برایشان به قیمت از دست دادن ۲۵ هزار نیرو و بیش از دویست تانک تمام شد. در جنوب آلمانی‌ها بهتر پیشروی کرده بودند. آن‌ها توانستند حدود ۲۵ مایل به داخل منطقه دشمن نفوذ کنند اما این یورش نیز برایشان خسارات زیادی را به همراه داشت.
ده هزار نفر کشته و ۳۵۰ تانک نابود شدند. برای مدتی کوتاه به نظر می‌رسید پیشروی آلمانی‌ها وجود دارد اما ناگهان ژاکو نیروهای ذخیره خود را وارد عملیات کرد. در روز دوازدهم جولای سال ۱۹۴۳ نهصد تانک به سمت آلمانی‌ها حمله‌ور شدند. در این زمان حدود ۲۰۰۰ تانک با یکدیگر وارد جنگ شده بودند؛ این بزرگ‌ترین نبرد زرهی جنگ جهانی دوم بود. تانک‌های تی۳۴ شوروی وارد خطوط حمله آلمانی‌ها شدند و از نزدیک دقیقاً آن‌ها را هدف می‌گرفتند. بعد از گذشت تنها یک روز از این جنگ بیرحمانه آلمانی‌ها ۳۵۰ تانک دیگر از دست دادند و عقب‌نشینی کردند. در این میان، بالای سرشان نیز یک جنگ هوایی حماسه‌آفرین در حال وقوع بود.
نیروی هوایی شوروی از قبل دو بمباران هوایی برنامه‌ریزی کرده بودند و حالا می‌توانستند با هواپیمای جنگی نیرومندشان Aleutian Isle یکی از تانک‌ها بزرگ آلمانی‌ها را به آتش بکند. تا ۲۳ام جولای آلمانی‌ها تمام زمین‌هایی که تصرف کرده بودند را به اضافه بهترین نیروهایشان از دست دادند. سفر ماجراجویی هیتلر در کورسک به قیمت از دست دادن حداقل پنجاه هزار نیروی انسانی و بیش از هفتصد تانک برایش تمام شده بود. آلمانی‌ها دیگر هیچ‌گاه نتوانستند در مرز شرقی حمله بزرگی را آغاز کنند و روسی‌ها کنترل جنگ را به دست گرفتند.