在保罗斯拒绝投降的次日，养精蓄锐已久的苏军，向包围圈内的保罗斯部队发起了全面进攻。数以百计的苏军轰炸机，满载炸弹，隆隆飞过伏尔加河，像倒垃圾一样把炸弹倾泻进德军阵地；上万门苏军榴弹炮、野炮、迫击炮、火箭炮从四面八方轰击，炮弹雨点般落下。不到30平方公里的包围圈，拥塞着３０多万德军第6集团军的官兵和数以万计的车辆，却在不到一天时间承受了上千吨爆炸物。火力急袭过后，成千上万的苏军士兵，簇拥着威力巨大的苏制T-34坦克，高喊着“乌拉”，冲过壕沟，冲过瓦砾场，涌进德军阵地。
一切就像报应。几十天前，曾用飞机坦克和大炮开路，一再重创苏军，不可一世的保罗斯部队，现在饱尝苏军用同样兵器，同样程序进攻的威力。苦战数月的德军官兵，面对苏军排山倒海的攻势，晕头转向，斗志尽失，纷纷丢下枪炮器械，向后狂奔。只几天时间，苏军把保罗斯30万部队分割成北、中、南三个小块，大大缩小了保罗斯部队的活动余地。
现在，保罗斯和他的第6集团军30余万官兵真正进入了绝境。严寒、饥饿、伤病以及苏军不停顿的攻击，使这支部队伤亡过半。德国士兵个个瘦得皮包骨头，处在衰竭状态。包围圈内混乱不堪，曾以纪律严明、令行禁止著称的保罗斯第6集团军，现在纪律废弛，士气低落，坐等挨打。士兵吃光了燕麦和牲口饲料，就杀军马充饥；烧完了家具，就拆房屋取暖；汽车用完了最后一滴油就被司机放火烧毁；炮手和坦克手则用炸药炸毁因没有燃料和炮弹而成为废品的坦克和大炮。战线即将崩溃已成为包围圈内每一个德军官兵的预感，一些官兵已不辞而别，三三两两逃出包围圈，另求生路。