Взаимодействуя с наступающими через Дон русскими войсками, два танковых корпуса и девять стрелковых дивизий под командованием генерала Еременко тоже перешли в наступление и прорвали оборону 4-й румынской армии южнее Сталинграда. Хотя русские предприняли удар и севернее Сталинграда между Волгой и Доном силами двадцати стрелковых дивизий, шести танковых и двух моторизованных бригад, 6-я армия, которой угрожало окружение, бросила сразу все свои резервы против внутренних крыльев русских, прорвавших фронт ее соседей. Однако все было бесполезно. 22 ноября клещи сомкнулись, и 6-я армия полностью оказалась в окружении.
Несмотря на полученный 20 ноября приказ, который заставлял эту армию удерживать Сталинград и ожидать помощи извне, она сделала все приготовления для прорыва кольца окружения в юго-западном направлении. Ни Паулюс, ни его командиры корпусов не верили в своевременную помощь. Прорыв предполагалось предпринять 25 ноября после перегруппировки, необходимой для сосредоточения крупных сил на юго-западе. В ночь с 23 на 24 ноября Паулюс послал Гитлеру срочную радиограмму, в которой требовал разрешения на прорыв, указывая, что 6-я армия слишком слаба и не в состоянии долго удерживать фронт, увеличившийся в результате окружения более чем в два раза; кроме того, за последние два дня она понесла очень тяжелые потери. Начальник генерального штаба сухопутных сил также с самого начала был убежден в том, что общая обстановка не позволяет деблокировать окруженную армию, и неоднократно настойчиво требовал разрешения на прорыв.
Гитлер вначале колебался. Аргументы Цейтцлера произвели на него впечатление. Между тем он приказал дать ему сведения о потребностях армии в случае снабжения ее по воздуху. Армия требовала 750 т в день, эксперты военно-воздушных сил утверждали, что авиация сможет доставить только половину этого количества, если фронт будет держаться вплотную к Сталинграду. Геринг поступил по меньшей мере довольно легкомысленно, когда на последнем совещании утром 24 ноября пообещал обеспечить доставку 500 т грузов ежедневно. После этого для Гитлера вопрос был решен, несмотря на резкие возражения Цейтцлера, который сильно сомневался в реальности обещания Геринга, 6-й армии было приказано оставаться на месте, и Гитлер заверил, что «он сделает все, чтобы соответствующим образом обеспечить ее снабжение и своевременно освободить из окружения».
Этот приказ еще можно было бы оправдать, если бы общая обстановка давала уверенность в том, что в течение определенного времени удастся собрать необходимые для контрнаступления силы. Способность 6-й армии к маневру была весьма ограниченной, большая часть ее конского состава осталась на отдаленных зимних пастбищах. Прорыв фронта окружения, удерживаемого значительно превосходящими силами противника, почти не скованными действиями против соседних разбитых армий, должен был привести к очень тяжелым потерям в людях и технике, но если не было уверенности в своевременном освобождении из окружения, – а ее действительно не было, так как командование не располагало в данное время никакими значительными резервами, – то единственным выходом из создавшегося отчаянного положения мог быть только немедленный прорыв. Каждый упущенный день, даже каждый час означал непоправимую потерю. В надежде на то, что обещанное снабжение с воздуха будет достаточным и что армия вскоре будет деблокирована, Паулюс подчинился приказу, хотя командиры корпусов резко настаивали на немедленном прорыве даже без согласия Гитлера.
Когда стало намечаться окружение, то для обороны армии с тыла на юг и запад были брошены все части и подразделения тыловых служб; впоследствии командование армии произвело перегруппировку внутри котла и заменило их боевыми частями. После того как кольцо вокруг армии замкнулось, окруженные войска оказались в районе, который с востока на запад имел 40 км, а с севера на юг – 20 км. Он был довольно большим и мог обеспечить достаточную свободу маневра в обороне, а также позволял беспрепятственно пользоваться расположенным в центре котла аэродромом Питомник.