為了解圍被包圍的德第6集團軍，希特勒一方面急電保盧斯，叫他堅決抵抗，穩住斯大林格勒方面的防線。另一方面，命令在列寧格勒前線的曼施坦因元帥去斯大林格勒進行支援，並且空運戰爭物資。
保盧斯
為了組建援軍，希特勒從戰場各地，甚至從法國蒐集了一點兵力，聚集在科捷利尼科夫斯基和托爾莫辛附近，組成由曼施坦因指揮的“頓河”集團軍群。但是，這支援軍編內的部隊嚴重缺額，戰鬥力很差，只有第57、48坦克軍有進攻能力。
曼施坦因
12月12日，德國援軍的主力從科捷利尼科夫斯基出發，沿鐵路線北上。他們根據命令不計代價的向斯大林格勒猛衝，16日渡過阿克塞河，逼近梅什科瓦河，在這裡他們受到了蘇軍的頑強阻擊，雙方發生了激烈的戰鬥。
激戰三日過後，德軍挫敗了蘇聯第51集團軍的抵抗，抵達梅什科瓦河，此時離斯大林格勒只有40公里。這時，曼施坦因命令保盧斯向西突圍。但是，保盧斯的第6集團軍已經精疲力竭，要突圍的話需要數天的準備，而且因為缺少燃料，坦克行駛不了40公里的路程。
然而，蘇軍方面則兵貴神速。蘇聯的西南方面軍和沃羅涅什方面軍的另一支大軍已於16日以450輛坦克為先導，從馬蒙附近發起了新的攻勢。這支蘇軍來勢兇猛，將意大利第8集團軍粉碎之後，至23日南下180公里，向托爾莫辛北面直插而去，直接威脅著整個“頓河”集團軍群的後方。令德軍雪上加霜的是，另一支蘇軍從下切爾斯卡亞發起了攻勢，“頓河”集團軍群的左翼也受到威脅被迫西退。
面對如此險峻的環境，曼施坦因不得不於23日命令北上的德軍南撤，並調遣第6坦克師到頓河以西，來阻擋從北面襲來的蘇軍，同時只好命令保盧斯停止突圍。乘此時機，斯大林格勒方面軍於24日從梅什科瓦河一帶發起反攻，緊追退卻的德軍，並於29日早晨將科捷利尼科夫斯基佔領。這樣一來，希特勒的解圍計劃徹底泡湯，曼施坦因的“頓河”集團軍群實難完成任務，保盧斯的第6集團軍成為了甕中之鱉，註定要覆滅。
