Allo scopo daprire la strada alla loro avanzata verso sud-est in direzione del Caucaso, i tedeschi dovevano impadronirsi di Rostov e cacciare i sovietici dallinterno dellansa del basso Don. I primi attacchi, il 28 maggio, furono lanciati dal settore a nord di Kursk e di Bielgorod. Il 7 luglio, la prima colonna attaccante aveva raggiunto i dintorni di Rostov, ma non riusci a impadronirsi della città. La protezione del lungo fianco da Orel a Voronez, sul quale i tedeschi si mantenevano sulla difensiva, fu affidata in gran parte agli ungheresi, mentre la 4a armata corazzata tedesca avanzava lungo la riva occidentale del Don. Una colonna stondo successivamente le linee russe davanti a Izium e si congiunse alla colonna marciante verso sud. Finalmente, una terza colonna proveniente da Stalino compi' una rapida manovra aggirante per raggiungere il basso Don a nord di Rostov.
Tutto ciò procedette quasi secondo i piani prestabiliti, sebbene non così rapidamente come si era sperato. La resistenza dei russi fu tenace ma le numerose brecce aperte nelle loro linee da truppe corazzate e motorizzate imposero una ritirata generale, molto disturbata dal nemico, dietro il fiume Don. Dopo tre settimane la prima fase era virtualmente finita e Hitler emanò gli ordini per la fase successiva. Il gruppo darmate meridionale fu allora diviso in un gruppo darmate A, comandato da List, e un gruppo darmate B, agli ordini di Bock. Le istruzioni di Hitler del 23 luglio davano loro i seguenti compiti.
Il gruppo darmate A doveva occupa- re lintera riva orientale del Mar Nero. Dopo la conquista dei campi petrolifèri di Maikop, una colonna mobile doveva impadronirsi di Groznyj. «Successivamente si dovrà occupare il settore di Baku, avanzando lungo il mar Caspio.» Il gruppo darmate B, dopo aver costituito una linea difensiva sul fianco verso il Don, doveva avanzare su Stalingrado,«distruggere le forze nemiche quindi concentrate e occupare la città». Colonne mobili dovevano procedere lungo il corso meridionale del Volga sino ad Astrakhan. Le operazioni locali dovevano essere svolte dal gruppo darmate centrale per impedire ai russi di ritirare truppe da tale fronte, mentre nel nord Leningrado doveva essere occupata ai primi di settembre A tale scopo Hitler ordinò a cinque divisioni dell11à armata, rese disponibili dalla conquista di Sebastopoli, di unirsi al gruppo darmate settentrionale: fu questa una mossa imprudente, perché indeboliva lattacco principale. Tali divisioni arrivarono in tempo non per attaccare, ma per difendere le linee tedesche che vacillavano sotto gli attacchi russi. La puntata del gruppo darmate A in direzione del Caucaso era stata eseguita dalla 1à armata corazzata di Kleist, forte di 15 divisioni. Una volta superato il Don, essa poté fare grandi progressi incontrando solo debole resistenza: il 9 agosto raggiunse Maikop, dove trovò i pozzi petroliferi completamente devastati. Unaltra colonna si impadronf di Mozdok il 25 agosto, ma fu arrestata sul fiume Terek e non riusci a raggiungere i campi petroliferi di Groznyj. La colonna che muoveva su Baku, la più grossa di tutte, si trovava ancora a quasi 500 chilometri dal suo obiettivo. Sulla riva del Mar Nero, Novorossijsk fu occupata il 10 settembre e la flotta russa del Mar Nero, che si era rifugiata in quel porto dopo la caduta di Sebastopoli, parti' per Tuapse, dove rimase per lungo tempo.
Gli ordini di Hitler di occupare tutto il litorale del Mar Nero non poterono essere eseguiti. Nel settore centrale, i tedeschi raggiunsero le alture ai piedi del Caucaso, ma non riuscirono a proseguire. La resistenza russa, rafforzata da truppe fresche inviate per ferrovia lungo la costa occidentale del Caspio, fu salda ovunque. Kleist, indebolito dalla sottrazione di forze destinate allattacco di Stalingrado, continuò a battersi sino a novembre; il 2 di novembre infatti simpadroni di Nalcik. Poi, sopravvenne linverno col suo clima proibitivo; la sua offensiva era finita. Sul fronte del gruppo darmate B le cose andarono assai peggio. Lesca di Stalingrado affascinava Hitler; già il suo nome era per lui una sfida. La città era importante come centro industriale, e anche come caposaldo sul fianco tedesco che doveva proteggere il principale attacco di Kleist in direzione del Caucaso.Essa diventò una calamita che attirò su di sé lo sforzo supremo dellesercito e dellaviazione di Hitler.
Anche la diversione verso sud della 4à armata corazzata, per aiutare il gruppo darmate A a superare il Don, ebbe gravi conseguenze: essa ritardò infatti lattacco contro Stalingrado; quando tale armata si volse nuovamente verso est, le forze russe che si erano ritirate dietro il fiume stavano ormai riorganizzandosi. La resistenza russa divenne ogni giorno più accanita: solo il 15 settembre, dopo aspri combattimenti tra il Don e il Volga, i tedeschi raggiunsero i dintorni di Stalingrado. Gli attacchi frontali del mese successivo conseguirono qualche progresso ma a costo di perdite spaventose. Nulla riusci' ad avere ragione dei russi, che si batterono con eroico spirito di sacrificio in mezzo alle rovine della loro città. I generali tedeschi, da lungo tempo in difficoltà, avevano ben ragione di preoccuparsi. Dopo tre mesi di lotta i principali obiettivi della campagna il Caucaso, Stalingrado e Leningrado erano ancora in mani russe.
Le perdite erano state gravissime e i rincalzi insufficienti. Hitler, invece dinviare in prima linea rinforzi freschi per sostituire le perdite, si serviva di essi per costituire nuove divisioni, prive daddestramento. A giudizio dei militari era ormai tempo di fermarsi, ma Hitler non diede retta. Alla fine di settembre, il capo di Stato Maggiore di Hitler, Halder, finalmente resistette al suo padrone e fu allontanato. Hitler continuava a spingere innanzi le sue truppe. Verso la metà di ottobre, la situazione tedesca era notevolmente peggiorata. Il fronte del gruppo darmate B si estendeva per oltre 1100 chilometri; la 6à armata del generale Paulus aveva speso tutte le sue energie a Stalingrado e ormai si trovava esausta con i fianchi debolmente protetti da alleati di dubbio valore. Linverno era imminente e i russi avrebbero certamente lanciato il loro contrattacco: se il fronte del Don non poteva esser difeso, la sicurezza delle truppe che si trovavano nel settore del Caucaso avrebbe corso grave pericolo. Ma Hitler non volle tener conto di alcun suggerimento di ritirarsi.Il 19 novembre i russi iniziarono la loro grande manovra daccerchiamento, preparata da lungo tempo con grande abilità, attaccando sia a nord che a sud di Stalingrado i fianchi tedeschi debolmente difesi. Dopo quattro giorni le branche della tenaglia russa sincontrarono e la 6à armata tedesca fu chiusa in trappola tra il Don e il Volga. Paulus propose di rompere laccerchiamento cercando di ritirarsi, ma Hitler gli ordinò di difendere il terreno conquistato. Via via che i giorni passavano la sua armata veniva compressa in uno spazio sempre più ristretto. Il 12 dicembre, in mezzo a condizioni atmosferiche durissime, i tedeschi fecero uno sforzo disperato per sfondare lanello sovietico e per liberare la 6à armata assediata. Il tentativo falli; da quel momento, sebbene Paulus con la sua armata continuasse a resistere per altre sette terribili settimane, la loro sorte era ormai segnata.