22 декабря 5ТА Юго-Западного фронта перешла в наступление. Попытка прорвать оборону противника и развить наступление успеха не имела. Однако задача связать сражением войска 48 тк противника была решена.
К 30 декабря войска Юго-Западного фронта вышли на рубеж Нов. Калитва, Марковка — Чертково — Волошино — сев. Миллерово — Ильинка — Скосырская — Чернышковский и перешли к обороне.
Противник остановил дальнейшее продвижение войск Юго-Западного фронта за счет ввода в сражение около половины сил армейской группы «Гот», предназначенных для наступления на Сталинград.
19 декабря противник возобновил наступление войск на направлении Котельниково — Сталинград, нарастив усилия свежей танковой дивизией. Тесня войска 51А, противник к исходу 19 декабря вышел к рубежу р. Мышковка. На подготовленном рубеже обороны он был остановлен развернутыми заблаговременно двумя ограниченно боеспособными стрелковыми дивизиями и подошедшими головными дивизиями 2УдА, которая развертывалась в полосе межу 51А и 5УдА. В период 20—23 декабря противник предпринял попытки прорвать оборону Сталинградского фронта, но они успеха не имели. В это время основные силы армейской группы «Гот» в районе Тормосин, развернутые фронтом на север, вели ожесточенные бои с войсками Юго-Западного фронта в районах Тацинская, Морозовский и поддержать наступление котельниковской группировки не могли. 24 декабря противник был вынужден ослабить котельниковскую группировку, перебросив входившую в ее состав 6 тд в район Тацинская — Морозовский. По реально складывающейся обстановке это означало, что план наступления противника с целью деблокады окруженной под Сталинградом группировки окончательно сорван, ударная группировка наступательный потенциал полностью утратила.
23 декабря 2 гв. А, приняв от 5УдА 7 тк, развернулась на рубеже р. Мышковка от нп Шабалинский до нп Капкинский; сосед справа — 14 кав.к и мсд первого эшелона 5УдА; сосед слева — 51А на рубеже Капкинский — Гнилоаксайская — Обильное — оз. Сарпа (южн.). Соотношение сил сторон на котельниковском направлении изменилось в пользу Сталинградского фронта. В полосе подготовившейся к наступлению 2 гв. А наши войска в 2 раза превосходили войска противника по численности.
24 декабря 2 гв. А перешла в наступление, нанося главный удар в направлении на Котельниково с севера. Другой удар наносила 51А с северо-востока по сходящемуся направлению Гнилоаксайская — Котельниково. 13 мк и 3 гв. мк 51А перешли в наступление с рубежа 10—40 км северо-западнее нп Обильное в направлении на районы Шебалин и Заветное, Зимовники для глубокого охвата с юга котельниковской группировки противника.
26 декабря войска 2 гв. А, прорвав оборону противника, вышли на южный берег р. Аксай. Попытки противника остановить продвижение наших войск успеха не имели, и 27 декабря 7 тк 2 гв. А прорвался к западной окраине Котельниково, 28 декабря к Котельниково подошел 6 мк 2 гв. А. Совместными усилиями 29 декабря войска 2 гв. А овладели районным центром.
26 декабря войска 51А перешли в наступление, вынудили противника к отходу и развивали наступление в юго-западном направлении. 28 декабря 13 мк и 3 гв. мк, преследуя отходящего противника, вышли на рубеж Шебалин — Заветное. Организованного сопротивления наступающим войскам 51А противник оказать не мог и поспешно отходил в западном и юго-западном направлении.
29 декабря частью сил 2 гв. А вышла в район Верхне-Курмоярская, переправилась на правый берег р. Дон и начала наступление на Тормосин с юга. Одновременно войска перешедшей в наступление 5 УдА продвигались в направлении на Тормосин с северо-востока. Под угрозой окружения противник был вынужден начать поспешный отвод войск тормосинской группировки армейской группы «Гот».
30 декабря войска Сталинградского фронта вышли на рубеж иск. Бол. Осиновка — Тормосин — Ниж. Курман — Комиссаровский — вост. нп Зимовники. 28А одновременно, тесня 16 мд противника, вышла на рубеж зап. нп Степной.
Таким образом, к исходу 31 декабря 1942 г. второй этап контрнаступательной операции группы фронтов завершился. Цель второго этапа была достигнута; стало ясно, что деблокировать окруженную группировку противника не удастся. Линия фронта к концу этапа проходила по рубежу Нов. Калитва — Марковка — Чертково — Волошино — сев. Миллерово — Ильинка — Скосырская — Чернышковский — Обливская — Суровикино — Бол. Осиновка— Тормоси — Ниж. Курман— Комиссаровский — вост. нп Зимовники — зап. нп Степной. Противник понес тяжелые потери. Были созданы условия для ликвидации окруженной под Сталинградом группировки противника. Успешное проведение наступательной операции Юго-Западного фронта и решительное поражение, которое нанес группе армий «Дон» Сталинградский фронт, создали условия для овладения Советскими Вооруженными Силами стратегической инициативой и перехода в наступление на Юго-Западном стратегическом направлении, а также активизации действий на других участках советско-германского фронта.