1943年3月8日，曼施坦因上将指挥的德第11集团军首先在克里米亚发起了攻势，一周后占领了刻赤半岛，俘虏苏联红军17万人。7月4日，守卫塞瓦斯托波尔要塞的近10万苏联红军被迫向德军投降，德军占领了整个克里米亚。5月12日，当刻赤半岛正在激战之际，铁木辛哥元帅指挥西南方面军和南方方面军，共约45个师，分别从哈尔可夫的东北和东南两面向哈尔可夫发起进攻。进攻开始时发展顺利，突破了德军防御，并于3昼夜内前进了25—50公里。斯大林很高兴，并据此谴责总参谋部，说险些因为总参谋的固执己见而取消了一次如此顺利的战役。但斯大林没能高兴多久。5月17日，德军克莱斯特第1装甲集团军在第17和第6两个集团军支援下，从哈尔可夫南面向苏联红军侧翼发起反攻，并于5月23日合围了苏军南方方面军的第9、第57集团军、西南方面军的第6集团军和博布金战役集群。至5月29日，被围苏联红军大部被歼。苏联红军西南方面军副司令员科斯坚科中将、第57集团军司令员波德拉斯中将、第9集团军司令员戈罗德扬尼斯中将、战役集群司令员博布金少将阵亡。苏联红军共有25万人被俘，损失坦克1249辆，火炮2026门。
哈尔科夫战役拉开了斯大林格勒会战的序幕，德军在克里木和哈尔科夫的胜利使苏联来之不易的预备队消耗殆尽，南翼受到严重削弱，德军重新夺回部分战略主动权，暂时处于优势地位。德军夺取了巴尔文科沃突出部，为即将发动的攻势占据了有利的进攻出发阵地。
1943年4月28日，博克B集团军群左翼霍特第4装甲集团军和魏克斯第2集团军突然从库尔斯克东北向东攻击，对布良斯克方面军的第13和40集团军实施了突击，目标直指顿河上游的沃罗涅日。6月30日，右翼保卢斯第6集团军也从哈尔科夫东北发起了进攻，以斯大林格勒为目标向东南挺进，并突破第21和28集团军防御。在沃罗涅日方向上苏联红军所有方面军的预备队都投入作战，最高统帅部还抽调第6、第60集团军和坦克第5集团军加强布良斯克方面军。随着预备队不断投入，沃罗涅日方面局势稍有缓和，但没有消除德军突破顿河以及沿顿河向斯大林格勒方面突击的严重风险。
1943年7月2日，霍特第4装甲集团军的前锋已逼进沃罗涅日。但希特勒突然改变了计划，决定不占领该城，他命令霍特在获得第2集团军的接替后，迅速转向南面沿顿河向斯大林格勒前进。博克元帅却想占领沃罗涅日，以彻底歼灭该地域内的苏布良斯克方面军主力，这使希特勒大为恼怒，当即撤销博克元帅的B集团军群司令之职，由第2集团军司令魏克斯上将接任，第2集团军司令则由萨姆斯将军继任。南面高加索方向，利斯特A集团军群于1942年7月9日发起进攻。其左翼克莱斯特第1装甲集团军从哈尔可夫南面向顿尼兹河北岸进击。鲁夫第17集团军则从塔甘罗格北面向伏罗希洛夫格勒进攻。同时，匈牙利第2集团军和第4装甲集团军也对佛罗尼斯发动了突袭，并在1943年7月5日攻陷该城。
德军的进攻非常成功，苏联军队在空旷的大草原上很难进行有效的抵抗，苏联红军后撤达100-300公里，顿河及顿巴斯盆地最富饶的地区均落入德军之手。
然而，第6集团军在战役初期就取得令人满意的战果使希特勒再次改变了计划。他认为攻占斯大林格勒无需那么多兵力，遂于17日命令霍特第4装甲集团军从斯大林格勒方向南下，转隶A集团军群，以支援克莱斯特第1装甲集团军强渡顿河下游。这样，斯大林格勒方向的进攻部队就只剩下了保卢斯的第6集团军（辖有6个军，含2个装甲军，计14个师约27万人，近500辆坦克，3000门火炮和迫击炮，由第4航空队1200架作战飞机进行支援）。由于交通等问题，第6集团军的前进步伐有所放慢，给了苏联红军一定的准备时间。
苏联红军最高统帅部开始逐渐明确德军的意图，决心在斯大林格勒组织坚守。7月12日在西南方面军原有基础上组建了由铁木辛哥元帅为司令员（7月23日起改由戈尔多夫中将接替），由赫鲁晓夫任军事委员会委员的斯大林格勒方面军，担负斯大林格勒方向的防御任务。其编成内有从苏联红军战略预备队调来的第62、第63、第64集团军和原西南方面军的第21、28、38、57集团军残部，坦克第1和第4集团军（下辖第13、第22、第23坦克军，仅有坦克240辆），以及空军第8集团军、海军伏尔加河区舰队。斯大林格勒方面军，编制内共有38个师，但只有16个师（第62、63集团军的全部，第64集团军2个师，坦克第1、第4集团军各1个师）能够占领主要地带的防御阵地，其任务是固守从巴甫洛夫斯克至库尔莫亚尔斯卡亚的长约530公里、纵深为120公里的防御地带。当面之敌为保卢斯的第6集团军和下辖的18个齐装满员师。当时双方力量对比为，人员1：1.2，坦克1：2，飞机1：3.6，火炮和迫击炮大致相等，德军实力占优。
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