但是，他不愿意将西线的兵力减到四十三个师以下，于是他只有向罗马尼亚、意大利和匈牙利盟军施加压力，要求它们为南方集团军群增加二十八个野战师。其中有十二个罗马尼亚师，六个意大利师，十个匈牙利师。他企图使盟军师的总数一直增加到四十四个。大量非德国部队参战，无形中也给整个东南战线内部的安全带来了麻烦。
罗马尼亚人并没有忘记通过《维也纳仲裁书》割让给匈牙利的那部分罗马尼亚领土。两国人是那样互相仇视，以致元首认为有必要下令禁止罗马尼亚军队与匈牙利军队相互接触。意大利人和匈牙利人有很强的民族自尊心，他们对本国部队接受德国人指挥极为反感，也讨厌德国人派兵充实他们的部队。希特勒被迫接受盟军的条件，同意匈牙利和意大利的军队以及有些罗马尼亚军队各自保持国家军队的地位参加新攻势。这便是希特勒缺少人员所造成的后果。希特勒深知盟军的弱点，只能让它们执行力所能及的防御任务。元首亲自为它们挑选的任务就是防守绵长而暴露的顿河东北翼。
第41号指令的真实意图，是以装甲军团分两路从沃罗涅日与塔甘罗格向斯大林格勒附近发动钳形攻势，彻底消灭顿河以西的苏军。只有到那时才能向高加索推进。但是，其后并没有按照这个顺序执行，南路的装甲部队本来应从右翼发起突击，后来改成了中央突破。
包克指挥的南方集团军群奉命为即将发动的战役作准备，并负责实施最初阶段的进攻。接着，南方集团军群将分为两个集团军群A集团军群与B集团军群。包克指挥北部的B集团军群，由德军第6集团军与魏克斯集群组成；利斯特元帅指挥新到达该战区的A集团军群。其新建司令部下辖第1装甲集团军、德军第17集团军与意大利第8集团军。希特勒获悉苏军在哈尔科夫附近受挫，向奥斯卡尔河以东撤退时混乱不堪，便迫不急待地于6月中旬发动这次战役。事实上，部队并未都集结完毕。因此，他决定逐次发动突击，一旦所需要的部队集结完毕，就命令发动进攻。逐次突击还有一个有利条件，就是可以集中所有的空中力量，对每一次进攻单独提供空中支援。这些空中支援均由里希特霍芬指挥的第4航空队实施。第4航空队编成内有第1高炮军、第4航空军与第8航空军。第8航空军只要一解除进攻塞瓦斯托波尔的任务即可参加。第4航空队共拥有十个单引擎战斗机大队、八个远程战斗机大队、十六个轰炸机大队和五个斯图卡战斗轰炸机大队。
攻势的第一阶段的代号是“蓝色一号”行动。由魏克斯集群于6月28日从北部库尔斯克地区发起。魏克斯集群编成内有魏克斯指挥的第2集团军、詹内上将指挥的匈牙利第2集团军与赫特指挥的第4装甲集团军。共有六个匈牙利师、十七个德国师，其中有三个装甲师、两个摩托化步兵师。步兵部队抵达顿河后将占领顿河防线的北翼与东翼，同时，赫特的装甲部队迅速向南运动。两天后，开始战役的第二阶段，代号为“蓝色二号”行动。保卢斯指挥的第6集团军将从哈尔科夫地区向东，向魏克斯集群以南的顿河发动进攻，包围旧奥斯卡尔地区的苏军，然后向东南方赫特的右翼运动。第6集团军下辖十八个德国师，其中有两个装甲师，一个摩托化师。数天后，由A集团军群、克莱斯特的第1装甲集团军和鲁奥夫集群发动最后突击，代号为“蓝色三号”行动，亦称“克劳塞维茨”行动。这支实施合围的右路军没有从塔甘罗格地区沿顿河下游向斯大林格勒实施主要突击，而改在北部约一百五十英里处的阿尔条莫夫斯克附近，发动主要突击。变化的原因是：A集团军群没有足够的进攻力量使它能远离第6集团军的翼侧保障；它也缺少横渡靠近北顿涅次河河口的宽阔河面所需的架桥器材。战术上的考虑，大大地改变了或部分地放弃了第41号指令的战略原则。
在这项改变的计划中，克莱斯特指挥的四个罗马尼亚师和十一个德国师从阿尔条莫夫斯克…伊久姆向正东发动进攻。十五个师中，只有三个装甲师，一个摩托化步兵师。同时，在最右翼，由第17集团军与加里博尔迪指挥的意大利第8集团军组成的鲁奥夫集群担负着牵制亚速海地区敌人的辅助任务，因为它没有足够的力量在右翼向斯大林格勒发动突击。这项进攻计划已不是一项大规模的战略包围计划、而是降低为只有几处小规模战术包围的计划了。
尽管攻势是在盛夏发动的，但仍可预料到补给上和运输上困难重重。铁路运输效率依然很低，只靠三条东西向的铁路动脉，其终点站是库尔斯克、哈尔科夫与戈尔罗夫卡…斯大林诺地区。北部的干线从库尔斯克出发向东直抵沃罗涅日；南部的干线从戈尔罗夫卡…斯大林诺地区向东抵达斯大林格勒。两条干线均需重新铺设，德国才能使用。在哈尔科夫地区没有通往东部的铁路。向顿河下游运动的第4装甲集团军与第6集团军得不到与其进攻轴线平行的沃罗涅日…米列罗沃铁路线的支援，因为从沃罗涅日至斯沃博达这段铁路线位于顿河东岸，希特勒特别强调不许德军在顿河以东占领大型桥头堡。对德国人有价值的通往高加索唯一的一条铁路线是在罗斯托夫跨过顿河大桥。看来靠铁路进行补给是困难的，因此还得使用汽车运输部队。但是，车辆与油料的状况并不比去年夏季好，因而汽车的运输能力也是有限的。所有步兵师只好继续以骡马的速度向前推进。
德国在收集敌人的战术情报方面工作是出色的，但战略情报的收集却依然很差。总之德国人在拟定计划时从不考虑苏联的战略、可能的企图或苏军的部署等因素。在顿河以西的苏军部队是否会遭到歼灭，就取决于苏军最高统帅部当时的防御对策了。如果它坚持死守，这些苏军部队就会覆灭；相反，如果它接受哈尔科夫失败的教训这场失败堪与德国人不久在斯大林格勒遭受的失败相提并论苏军部队就会退避至顿河对岸，且给德军北翼造成威胁。数周前，在顿涅次河与奥斯卡尔河之间，苏军巧妙而机敏地实施撤退，就避开了敌人的包围。
在苏联方面，哈尔科夫的失败使铁木辛哥指挥的西南战区元气大伤、混乱不堪。接着便改编了部队，自然也改组了高级指挥机构。西南战区司令部被撤销了。铁木辛哥仍然指挥西南方面军。从此，西南方面军、布良斯克方面军与南方方面军均归最高统帅部直接指挥。克里木方面军被消灭后，又组建了一个由布琼尼指挥的新的方面军北高加索方面军。莫斯科获悉德军进攻己迫在眉睫，布良斯克方面军可能首当其冲。但是，苏联战略情报部门判断，这次进攻是德军为迂回和包围莫斯科而向东北方向发动大规模攻势的前奏。这种判断是根据德国人可能确定的企图作出的。如同过去一样，克里姆林宫自然不会因为它没有摸透德国元首战略的玄虚而遭受什么责难。为了抗击德军的进攻，苏军最高统帅部用四个坦克军（相当于十个步兵师和四个坦克旅的兵力）增援戈利科夫指挥的布良斯克方面军。但是，德军的进攻打得布良斯克方面军与西南方面军措手不及，狼狈不堪。
6月28日晨二时十五分，魏克斯集群中赫特指挥的第4装甲集团军，在第8航空军的大力支援下，向沃罗涅日发动进攻，德军第2集团军负责掩护其左翼。进攻的目标是普霍夫指挥的苏军第13集团军与帕尔谢戈夫指挥的第40集团军。德军在两个集团军之间打开一个大突破口。布良斯克方面军错在零星使用坦克部队。两天后，保卢斯向西南方面军所辖的戈尔多夫的苏军第21集团军与里亚比谢夫的第28集团军发动进攻，切断它们的联系。7月2日，魏克斯与保卢斯的部队在旧奥斯卡尔附近会合，完成了首次战术合围，包围了苏军第21与第40集团军的部分部队，并俘获大量的俘虏。7月6日，赫特指挥的德军第4装甲集团军越过顿河，向沃罗涅日发动一次装甲突击，攻占了该城，敌人撤离。此时苏军最高统帅部仍认为德国的战略目标是莫斯科。于是，它从后备队中抽调一个坦克集团军与两个步兵集团军开始向顿河以东的沃罗涅日地区运动。
战役的第二周，希特勒与包克发生了分歧。这只是一系列分歧中的第一个。希特勒认为顿河可掩护进攻军队的左翼，所有的装甲部队应迅速向南调动，把顿河防线留给极少数的步兵师防守。希特勒在第41号指令中以及他在4月12日向南方集团军群下达的命令中，要求夺取沃罗涅日城，尽管它位于顿河以东仅数英里。但是，7月3日，元首又动摇了，难以确定是否有必要夺取沃罗涅日。于是他把此问题留给包克，随他处置，但规定攻打该城不能延误装甲部队向东南方向调动。元首很快又开始对包克的延宕感到烦恼，并对此加以苛责。尽管他此次巡视包克的部队时各方面都显得十分通情达理，但他一返回腊斯登堡，却又开始了怀疑和非难。于是，元首、包克、佐登施特恩、凯特尔、哈尔德之间开始了无休止的电话联系。据哈尔德讲，其中最恶劣的是元首与凯特尔之间的没完没了、漫无边际的闲扯。
包克对分散配置在其南部的敌坦克部队感到担忧。实际上，他在顿河东岸已一时难以脱身。苏军在那里配置了大量的兵力（据估计有二十个步兵师和许多坦克部队），对沃罗涅日地区的压力不断增强。据此，包克不愿将其部队南调。结果，第4装甲集团军派往南方的一个军不足以包围在保卢斯的压力下、迅速向东撤退的苏军第21与第28集团军的部队。7月8日，包克又从沃罗涅日抽调更多的装甲部队南下。但仅一天左右，由于油料耗尽，大部分装甲部队在季哈亚索斯纳附近停了下来。7月13日，第4装甲集团军到达博古恰尔。魏克斯与保卢斯俘获战俘的总数仅三万名，远没有取得这类进攻所应取得的战绩。显然，大部分苏军都已逃过顿河。
德国陆军总部直至7月7日才命令A集团军群向前运动，但这时要消灭顿河以西的苏军，已为时太晚。苏军的西南方面军与南方方面军在了解到有从北方被围的危险之后，已经全面撤退，大量的部队在卡赞斯克与耶兰斯克横渡顿河时遭到了德国空军的袭扰。7月8日，第1装甲集团军渡过顿涅次河。三天后，在艾塔河畔的斯塔罗别耳斯克附近与敌人的后卫部队接火。同日，鲁奥夫集群开始进犯苏军的南方方面军。但是，遇到了遍野的地雷，并遭到苏军后卫部队的英勇抵抗，德军进展缓慢。苏军死守米乌斯河畔的塔甘罗格附近地区，决心控制通往罗斯托夫的通道；德军的攻势仍不能达到消灭敌军的最初目的。包克越来越担心其左翼侧的安全，所以他经常以缺少汽油和天降大雨为由，走走停停。而鲁奥夫集群的力量较弱，不足以达成任何有实际意义的目标。
7月9日，性情暴躁的元首直接插手战术行动，干预这次战役。赫特与第4装甲集团军司令部，这时仍留在沃罗涅日地区未动，奉命立即撤离，南下至坎帖米罗夫卡地区，接过第40装甲军（隶属于第6集团军）的指挥权，并令该军以近距离的战术合围行动与克莱斯特在卡缅斯克地区会合，孤立米列罗沃地区的敌人。但当赫特抵达坎帖米罗夫卡时，他发现包克已命令第40装甲军向东，沿顿河向斯大林格勒进发。于是赫特又回师企图与克莱斯特会合，不料，克莱斯特的坦克部队已进抵博科夫斯卡亚附近的契尔河。在米列罗沃包围战中仅俘获苏军一万四千人。元首气急败坏地企图寻歼一个神出鬼没、几乎不存在的敌人。苏军的高级战俘却说，顿河以西已没有苏军的部队。德国空军的空中侦察亦证实这一点。但是，希特勒却一口咬定，说苏军已撤至顿河下游、罗斯托夫以北。于是，他决心置其斯大林格勒战略与早先发布的命令于不顾，准备实施一场大规模的包围战，把顿河河口以北的苏军一网打尽。赫特指挥的第4装甲集团军原隶属于包克，7月13日转隶于利斯特，并奉命在顿河下游的康斯坦丁诺夫斯卡亚渡河，然后挥戈向西，向罗斯托夫与亚速海方向开进。第1装甲集团军将向后转，再次横渡顿涅次河，沿顿河下游的北岸向西运动。同时，B集团军群必须负责掩护A集团军群的北翼。这两个装甲集团军又背向斯大林格勒开始向西推进。它们时常因滂沱大雨和缺乏油料几乎停滞不前。此时，苏军的南方方面军已突然停止对鲁奥夫集群的抵抗，开始巧妙地实施撤退，并撤走了大批重型装备。
7月18日元首又收回了所有成命。一天前，他还对哈尔德大加嘲讽，因为哈尔德反对用如此庞大的装甲部队干这样区区小事；他还否定了其参谋总长关于在宽大正面上横渡顿河下游的方案。如今，他却把此方案攫为已有，命令B集团军群继续向斯大林格勒推进。
包克预言，一项中路强、两翼弱的包围计划将一无所获。这是对陆军总部7月11日发布的指令的批评。指令中命令第1与第4装甲集团军向卡缅斯克与米列罗沃推进。批评陆军总部也就是批评元首。元首因包克在沃罗涅日延宕而责骂他达一周之久。7月13日下午，凯特尔打电话给包克，通知他元首在与哈尔德及其本人磋商后，决定将B集团军群的指挥权授予魏克斯，他力劝包克告病辞职。包克要求澄清免职的原因，凯特尔告诉他，希特勒对B集团军群的油料补给安排不满。其实正如包克与魏克斯所指出的，这是不成为理由的理由，因为负责补给的只是陆军总部的军需部长。7月15日，魏克斯接过B集团军群的指挥权，将自己的第2集团军的指挥权转交给扎尔穆特。包克退休，对遭此贬黜深为愤怒，从此他未再被录用。
德军在战役的开始阶段并未达到目的。虽然它在执行战略计划时犯有错误，加之希特勒不断干扰，但德军失败的真正原因却是苏军的西南方面军不战而退。结果，进攻部队由于缺乏机动能力，追赶不上撤退的苏军。造成机动能力差的原因是缺少机械化部队和补给品与运输工具不足。
7月中旬，希特勒居然认为南方的苏军实际上已全部被歼。对此，哈尔德在日记中写道，由于元首对敌人潜力估计过低，竟出现了这样的古怪现象，即参谋人员不再可能认真地制订作战计划。元首无论在战略上或战术上的指导愈来愈变化无常，愈来愈拙劣。7月13日，他拒绝了哈尔德提出的集中现有的全部装甲部队进攻罗斯托夫的建议。这时，B集团军群已不再能向斯大林格勒推进。在北方，戈利科夫指挥的布良斯克方面军所发动的进攻牵制了德军第2集团军，匈牙利第2集团军接替了沃罗涅日与巴甫洛夫斯克之间沿顿河的防务。只有保卢斯指挥的第6集团军控制着巴甫洛夫斯克以南绵长的顿河防线，并孤军深入顿河弯曲部。后来就算是意大利第8集团军从南方赶来接管了匈牙利军队以南的顿河防区，第6集团军的态势也没有较大的改善。哈尔德不同意元首的计划。7月19日以前进行了几天的争论，在此期间天气突变，便装甲部队再次停滞不前。至19日，终于达成一项折衷方案：再给第6集团军配属两个军，其中一个是装甲军并令第1装甲集团军与第4装甲集团军在罗斯托夫与齐姆梁斯卡亚之间大约一百二十五英里的正面上渡过顿河下游。
德军还有更为严重的困难在后头呢！7月11日，希特勒签署了第