而后，又确定从意大利第8集团军，抽出德军步兵第62师来加强受威胁地区。但是，11月19日，苏军已经开始进攻了，对斯大林格勒两面发起了突击。参加包围的苏军北部集团对罗马尼亚第3集团军的右翼发起突击：从谢拉菲莫维奇开来的苏军突击罗马尼亚步兵第5军，从克列茨卡亚开来的苏军则突击罗马尼亚步兵第4军。
沙伊贝特在叙述这些事件的过程时指出，两个坦克集团军（实际上只有一个坦克集团军，即坦克第5集团军和一个诸兵种合成集团军——第21集团军）协同骑兵兵团“突破了罗马尼亚人的薄弱防御，使他们的部队在上面提过的两个登陆场之间受到夹击，并击溃了转入反冲击的德军坦克第48军。当时作为主力的拉斯卡尔将军指择的3个被围的罗马尼亚师几乎遭到全歼。坦克第22师及几千名罗马尼亚人在许多天后才得以突破重围，赶到上奇尔”。
突破罗马尼亚人的战线后，苏军部分进攻部队从后面向与罗马尼亚人相邻的德军第6集团军步兵第11军发起冲击。该集团军指挥部让第11军将其正面转向西，并企图借助调到这里的德军坦克第14军（坦克第14、16、24师所属各部队）从南面保障自己的后方。这对急迅扑向卡拉奇的那股苏军兵力来说毫无作用。
11月21日上午送来了通报，苏联部队占领了卡拉奇附近的顿河大桥。该桥完好无损。几个小时以后，从北面进攻的苏联部队在此地同在斯大林格勒以南实施突击的集团建立了通信联络。
“第6集团军指挥部好不容易才将自己没在顿河右岸戈卢宾斯基的指指所从突然形成的包围圈里转移出来。11月20日晨，敌军在德军集团四周形成了紧密的包围圈。俄国人在南面参加包围的进攻集团较轻松地突破罗马尼亚第6集团军的强弱防线后，便直扑卡拉奇，并切断了德军坦克第4集团军指挥部同其下属部队的联络……
这是1942年11月21日的事。当时正是该由康斯坦丁涅斯库指挥罗马尼亚第4集团军的时候，康接任了此职。在此之前，第4集团军所属各兵团曾在坦克第4集团军编成内作战。当时悲剧的一面是，正好该集团军有近—半的兵力被俄国人摧毁了。过不多久，罗马尼亚留下的部队重新由坦克第4集团军指挥，并取名为‘霍特’集团军群。借助这些被击溃的罗马尼亚兵团和德国人占大多数的后方勤务部队的帮助，组建了暂编战斗群……”
原德军步兵第79师工兵营长Г·韦尔茨描述的一幅画图非常形象。他在自己的回忆录“坦克钳子的夹击”一章中写道：“电话、电台、口头纷纷传来第6集团军面临严重危险的可怕消息。对第6集团军的司令部、部队，兵团来说，11月19日是一个令人震惊的日子，一个混乱的日子。事态发生了谁也没预料到的变化，急需采取对策。神经过敏有引起惊慌失措的危险。许多人的意志和精神垮了，眼前出现了默示录中骑兵的幽灵。
我站在师司令部作战科长的掩蔽部里。今天夜里，航空炸弹炸坏了窗户和楼梯。中校带着一付耽忧的面孔向我伸出手来，简单寒喧了几句，便介绍起情况来。
“经过许多天的安静和等待，侦察机昨天终于加上了油。它们立即起飞出去侦察。情报令人震惊。顿河以北发现一个由坦克师和骑兵师组成的突击集团军在开进。侦察机投的几颗炸弹都击中了目标。但是，很显然不可能造成多大损失。第6集团军司令部立即向上级指挥机关请求支援。但太晚了。今天早晨出了一起倒霉的事。这里，——中校指着地图说，在克列茨卡亚——谢拉菲莫维奇地段上，敌人向纵深突破得逞。事情发生在罗马尼亚人所辖地段上。他们的反坦克防御太薄弱了。现在到处都有战斗，前景不明，不能作出最后的结论。已派部队去堵突破口了。这我知道。让我们希望他们能成功。到那时往后该怎么行动就清楚。集团军指挥部在帮助我们，这很清楚。对我们各师来说一切照旧。继续构筑、加固占领的阵地，不惜任何代价也要守住阵地！”
这些材料在第8军侦察处参谋N·维德尔的笔记里有系统的、综合的记载：
“在进攻之前，苏军指挥部认真地进行了大量的准备工作；我们的上级司令部对敌人集结兵力这一漫长过程大体上是清楚的，虽然展开活动是在森林地和秋雾掩护下进行的。占优势的俄国人边发展进攻，边在同一天闪电般地绕到我们的北面，而第二天则绕到我们的东面。我整个集团军被铁钳紧紧夹住了。顿河岸边的卡拉奇的包围团已合围三天了。俄国人兵团还在不断增加。
我们既吃惊，又无主意，眼睛盯着司令部的地图——地图上面红色粗线和箭头标明了敌人多次突击过的方向，及他们的迂迥运动和突破地段。我们大家的预感和脑海里根本不认为可能会有如此大灾难。司令部的要图，很快从事件直接参加者的叙述和报告中找到了血淋淋的事实。从北面和西面败退下来的毫无秩序的部队人流席卷着我们，涌进佩斯科瓦特卡。还在不久前那里是一条平静的草凹地，我们的司令部就设在那里。逃兵们给我们带来了坏消息：11月21日，我军后方——卡拉奇还在睡梦中，苏军坦克突然出现在那里，引起了无法制止的混乱。甚至连在战略上有重要意义的顿河大桥也好端端地落入敌人手里。很快，从我左邻步兵第11军的防地（该军下属各师后方均受到突击的威胁）冲我们往佩斯科瓦特卡涌来一群群衣衫烂缕、饥饿肮脏和由于缺少睡眠显得十分疲惫的散兵游勇。
俄国人在克列茨卡亚——谢拉菲莫维奇地段上的进攻前奏是几个小时的炮火准备，数百门火炮的歼灭性火力将罗马尼亚人的堑壕翻了个个儿。俄国人后来转入冲击，打败并击溃了阵地与我左翼毗连的罗马尼亚人的部队。整个罗马尼亚集团军落入了血淋淋的绞尽脑肉机，实际上已不覆存在了。俄国人指挥部非常巧妙地选择了自己的突击方向。他们不仅从自己占领的顿河登陆场上实施突击，还从斯大林格勒以南地区、伏尔加河弯曲部实施突击。这些突击正好打在我防御最薄弱的地段上——西北和东南，打在我部与罗马尼亚兵团的结合部；后者战斗力有限，因为他们还没有足够的战斗经验。他们没有重炮和穿甲武器。实际上，无论在哪个地段上我们也没有应有数量的预备队，加上恶劣的气候条件，我航空兵无法发挥作用。因此，俄国人强大的坦克楔形攻势得以无法遏止地向前推进，而大量机动和神出鬼没的骑兵分队则成群地在血染的突破口上打圈子，进而潜入我后方，制造更大的混乱”。
为充实描绘敌人内情的这幅“图画”，我们想列举下面的事实：罗马尼亚部队中正滋生着一种战争犯罪感和失望情绪，即他们对与希特勒德国结盟的罗马尼亚法西斯王国政府将他们引入的这场战争失去了希望。1942年11月20日，坦克第5集团军政治部发动的政治通报中讲道：“俘虏们的口供表明，罗马尼亚军队土气低落。如近卫步兵第47师抓到的步兵第14师第366团的战俘军士托梅斯科声明说
‘士兵们对进行的战争是持否定态度的。罗马尼亚人视德国人如同奴役者，是他们将我们投入了这场注定要灭亡的战争的”。当然，那时这只是一种征兆，其现实意义是难以预计到的。
虽然苏军的反攻产生了巨大的影响，敌人依然保存了足够强的战斗力。苏军在斯大林格勒方向上面对着的敌人，是一股危险的、负隅顽抗的还末丧失战斗力的强大的有组织的力量。战役的进一步发展要求具有良好的军事指挥水平，并要求全体军人——历史性进攻的参加者们——深刻理解在实施粉碎斯大林格勒集团的计划时，自己所肩负的祖国重任。
此时，斯大林格勒城下的斗争，对敌人来说，是一天比一天，一小时比一小时更严酷了。
11月20日，斯大林格勒方面军转入进攻。按计划它的突击集团要实施两个突击：右翼内第64、57集团军实施的突击，左翼由第51集团军实施的突击。
11月20日清晨，斯大林格勒草原上飘着一层薄薄的透明晨雾。在芦苇和水草丛生的湖间地带，在高低不平的地形上正藏着时刻准备投入战斗的苏军坦克和各式火炮。步兵也在出发阵地准备发起仲击。前面，沿红军城至通杜托沃一线有一排小高地，高地山脊就是敌人的防御前沿。炮火准备应在8时开始，但雾大，能见度不超过200米。雪也开始下起来了。方面军司令员A·N·叶廖缅科将军在第57集团军的前沿观察所里（114·3高地）。在这之前，莫斯科曾通过高频电话询问过他：
“统帅部很耽心，你们能准时开始吗？”总参谋部作战部来电问到。
A·N·叶廖缅科回答说，一切准备完毕，如果雾能散，进攻将按指定时间准时开始。但是因雾没能准时散去，方面军司令员将炮火准备的时间往后推了一个小时，然后又推迟了一个小时。雾这时才开始逐渐散开。“9时30分发出开始炮火准备的信号。这样，斯大林格勒方面军反攻的开始时间由于大雾往后推迟了两个小时。最先开炮的是‘卡秋沙’。紧接着，各种火炮也发出了轰轰隆隆的声音。很难用语言表达在进攻开始之前听见交响乐级的排炮轰击声时的感情。但其中最主要的是为祖国的强大和对胜利充满信心而感到骄傲的感情。昨天，我们还在紧咬双唇告诫自己：‘决不后退一步！’而今天，相国在命令我们前进。斯大林格勒人久已向往的事情终于实现了。进攻！这对深知撤退痛苦和在防御中经过几个月浴血奋战的人来说，没有比这更叫人高兴的事了”。
炮火准备是按照经过周密考虑和认真准备的计划实施的。在火箭炮M——30齐射之后，各类火炮开始进行40——75分钟的排炮轰击。第64集团军的炮火准备和进攻开始得都要晚一些。猛烈的急袭射击开始是针对敌防御前沿和浅近纵深火力点的。炮火准备后阶段包括压制和消灭暴露目标达两个时节，在对前沿进行急袭射击时，交替进行两次火力假转移。火力急袭是根据具体试射过的目标来计划的，但是天气条件不允许修正射击。对容易观察到的放火力点指派大炮进行直瞄射击。
所有火器完成最后十分钟急袭射击后，步兵兵团在坦克部队的协同下，向敌防御前沿猛扑了过去。这样，在第51集团军突破地段上，步兵第126、302师的行动得到了机械化第4军坦克第158和55团的支援。苏军坦克和步兵借助炮弹爆炸引起的烟雾和尘土的掩护，摧毁了敌前沿防御阵地。
第57集团军用步兵第422、169师二个师的兵力突破了萨尔帕和察察湖之间的敌军防线，并向南和西南实施突击。敌人被迫撤退到冬年卡亚山谷、朔沙山谷、五十五公里会让站和英罗佐夫山谷地区。第57集团军所属各部队完成当前任务后，调转方向向“三·八”集体农庄扑去，继尔扑向西北方向，从西南面包围敌斯大林格勒集团。
第64集团军命令自己的左翼兵团——近卫步兵第36师、步兵第204和38师转入进攻。该集团军突破耶尔希以南防线上的敌防御阵地后，于日终前推进了4至5公里，肃清了安德烈耶夫卡村内的敌人。
第51集团军主力从察察湖、巴尔曼察克湖的湖间地带向着洛多维托耶，上察缅津斯基、苏维埃农庄总方向进攻。第5l集团军近卫步兵第15师为从北面保障主力的行动，从萨尔帕、察察湖湖间地带对“伏尔加河沿岸”国营农场方向上的敌人实施了突击。
11月20日下午，当斯大林格勒方面军的突击集团从三个地段上突破敌人的防御比方面军往这些突破口上投入了T·N·塔纳希申上校指挥的机械化第13军、B·T·沃尔斯基坦克兵少将指挥的机械化第4军和T·T·沙普金中将指挥的骑兵第4军。方面军快速部队从西北和西南方向奔向敌人的防御纵深。
16时，第57集团军的机械化第13军分成两个梯队进入突破口，并成两路纵队向纳里曼方向移动。日终前，他们前进了10至15公里。前进速度远远低于计划速度（30至40公里）。汽车不够，摩托化步兵只得步行。敌人从“B”集团军群预备队里调来德军摩托化第29师对付我进攻部队，进行抵抗。
13时第51集团军的机械化第4军，以一个梯队进入了近卫步兵第15师和步兵第126师进攻地带内的突破口。22时，骑兵第4军紧跟着机械化第4军也进入了突破口，在西方向上发展进攻。在苏军进攻部队的打击下，在这一地带作战的罗马尼亚步兵第6军遭到了巨大损失，它逃窜到了阿克赛地区。在小杰尔别特地区以南担任防御任务的罗马尼亚步兵第7军的侧翼完全暴露了。
斯大林格勒方面军转入进攻这一举动给敌人留下了一个沉重的印象。例如来自北面的打击，第6集团军指挥部似乎还能预见到的话；那末打击发生在南面，它就感到突然了。B·亚当也是这样讲的。
接到火速去第6集团军司令部的命令后，亚当急忙赶到那里。见到了保卢斯、斯密特将军和其他人。“集团军司令同参谋长、作战处长、侦察处长站在挂在墙上的地图旁边。正在分析新情况。我紧张地注视着地图上的新情况。
在坦克第4集团军作战地域内划有一条粗红箭头，穿过了前沿中央地段。苏军在南方向上也进入了战斗。
保卢斯总结道：
“今天清晨，一阵猛烈的炮火准备之后，敌人向我坦克第4集团军和罗马尼亚第4集团军发起冲击。目前那里的情况还不清楚。红军从北面继续进攻，其左翼在东南方向上向上布津诺夫卡推进。我们应该考虑到，几个小时以后，步兵策11军通向南面的路将被隔断。将给莫罗佐夫斯克——奇尔车站的铁路支线造成极大的威胁”。
亚当谈了谈自己接到通报后的想法。在第6集团军司令部里的人都清楚，苏军已开始夹击了。敌军指挥部企图阻止坦克第14和18军的反攻。“但是，假如这一企图不会得逞，假如我坦克兵团力量十分薄弱的话，那时会怎么样呢？
那时敌人会紧拉绳套，而第6集团军就会被死死套住”。
“我们感到日子可怕，——亚当写道。——各种流言四起。谁也不知道从哪儿来的。谁也不知道信谁的。敌人真的切断了顿河右岸通往奇尔车站的公路了吗？敌人真的占领了莫罗佐夫斯克到顿河的铁路支线了吗？坦克第4集团军全军覆没了吗？陆军总部在消除集团军后方威胁上采取了些什么措施？坦克第48军现在何处？它转入进攻没有？结果如何？我们的神经紧张极了。11月20日傍晚我们终于多少了解到一点我们左邻——坦克第4集团军的情况。敌人从南面突破了德军的防御，并向顿河推进。集团军群指挥部派机械化第29军去封闭突破口，但该师没能抗住苏军的攻势。步兵第4军同罗马尼亚步兵第20师撤退了，现在正在南面作战。有关其它几个在南面的罗马尼亚师的情况一点也不清楚。据最新通报，苏军坦克已直抵坦克第4集团军的指挥所。
事情发生了什么变化呢？我左翼已有一个张得很大的缺口，而现在又在右翼……
敌人越来越多的部队正经我几处被突破的地段穿过防线。进攻军队的先遣部队正迅速抵近。而我们没有任何预备队用来防止这一致命的威胁。
集团军群司令部传来的消息证实，海姆中将指挥的力量薄弱的坦克第48军的反击很快就被打迟了。我们的空中力量本来可以使形势得到缓和一下。由于暴风雪他们没能进行军事行动。从北面进攻的苏军坦克兵团抵达利斯卡河谷后，转向东落直扑卡拉奇。友邻兵团继续向南推进，