Вскоре новый начальник штаба представил Гитлеру предложение об отводе войск из Сталинграда, ссылаясь на возможность скорого начала зимнего наступления Красной Армии. Однако Гитлер, Кейтель и Йодль были против отвода немецких войск.

19-20 ноября 1942 г. войска Юго-Западного, Донского и Сталинградского фронтов перешли в наступление. Узнав об этом, Цейтцлер сразу же связался с Гитлером, находившимся в это время в поезде между Мюнхеном и Берхтесгаденом. Начальник генерального штаба предлагал Гитлеру немедленно вывести 6-ю армию под командованием генерала Паулюса из Сталинграда. Однако Гитлер не желал и слышать об этом. Он уверял: «Сталинград надо удерживать. Это – ключевая позиция. Разрывая транспорт по Волге, мы создаем русским огромные трудности. Как они будут перевозить свое зерно с юга России на север?»

Необходимость отвода армий Паулюса Цейтцлер продолжал доказывать и при личной встрече. В ответ Гитлер кричал: «Я не оставлю Волгу! Я не уйду назад от Волги!» Всякий раз Гитлер получал поддержку со стороны Кейтеля и Йодля.

По решению Гитлера была предпринята попытка деблокировать окруженную группировку Паулюса войсками под командованием генерал-фельдмаршала Манштейна. После тяжелых боев эта попытка провалилась. Два с половиной месяца войска Паулюса вели бои против наступавших советских войск, а кольцо окружения сжималось. 31 января Гитлер произвел Паулюса в фельдмаршалы, ожидая, что тот покончит жизнь самоубийством, но не сдастся в плен. Однако в этот день командующий 6-й армии Паулюс принял ультиматум советских войск и капитулировал.

Геббельс записал в своем дневнике: «Фюрер очень зол из-за поведения Паулюса… Он намерен после войны предать Паулюса вместе с его генералами военному трибуналу, так как тот отказался выполнить приказ сражаться до последнего патрона».

В Германии был объявлен трехдневный траур по погибшим. Типпельскирх писал, что катастрофа под Сталинградом «потрясла немецкую армию и немецкий народ… Там произошло нечто непостижимое, не пережитое с 1806 года – гибель окруженной противником армии». Генерал Бутлар считал, что под Сталинградом в плен было взято «около 90 тысяч человек (около 34 тысяч раненых были эвакуированы из окружения на самолетах, свыше 100 тысяч погибли в бою либо умерли от болезней, многие покончили жизнь самоубийством, чтобы избежать плена). Германия не просто проиграла битву и потеряла испытанную в боях армию, она потеряла ту славу, которую она приобрела в начале войны и которая уже начала меркнуть в боях под Москвой зимой 1941 года. Это была потеря, которая в самом скором времени должна была исключительно отрицательно повлиять на весь ход войны и в первую очередь поколебать внешнеполитические позиции Германии».

По оценке Г. К. Жукова, «общие потери вражеских войск в районе Дона, Волги, Сталинграда составили около 1,5 миллиона человек, до 3500 танков, и штурмовых орудий, 12 тысяч орудий и минометов. Такие потери сил и средств катастрофически отразились на общей стратегической обстановке и до основания потрясли всю военную машину гитлеровской Германии».

Разгром немецко-фашистских войск под Сталинградом и начало наступления Красной Армии заставили Гитлера вернуть из опалы Гудериана. 20 февраля 1943 г. Гудериан прибыл в Винницу, в ставку Гитлера. Когда генерал вошел к Гитлеру, то увидел свои книги о танках на письменном столе.

Гитлер заявил генералу: «В 1941 г. наши пути разошлись. В то время между нами имели место недоразумения, о чем я очень сожалею. Вы мне нужны». Гудериан охотно принял предложение Гитлера стать генерал-инспектором бронетанковых войск. Гитлер задумал сделать ставку на новые танки рейха, которые должны были нанести сокрушительный удар по Красной Армии и вернуть Германии инициативу в войне.