Утром 10 января 1943 года после артиллерийской подготовки советские войска перешли в наступление, в ходе которого расчленили окружённую группировку на две части. 31 января сопротивление противника в южной части города было сломлено, 6-я армия во главе с самим Паулюсом сдалась в плен.

2 февраля после массированных артиллерийских и авиационных ударов капитулировала северная группа немецких войск под командованием командира 11-го армейского корпуса, генерал-полковника К. Штрекера. Битва под Сталинградом, продолжавшаяся 200 дней и ночей, завершилась полной победой советских войск.

В ходе контрнаступления были полностью разгромлены 32 дивизии и 3 бригады противника, 16 дивизий понесли потери в личном составе от 50 до 75% и утратили боеспособность. Всего за время Сталинградской битвы армии фашистского блока потеряли около 25% сил, действовавших на советско-германском фронте. До 1,5 млн. солдат и офицеров противника было убито, ранено и взято в плен. Огромные потери сил и средств катастрофически отразились на общем положении фашистской Германии. Разгром врага на Волге ознаменовал начало коренного перелома в ходе Великой Отечественной войны и Второй мировой войны в целом.

22 декабря 1942 года была учреждена медаль «За оборону Сталинграда», которую получило более 750 тыс. защитников города. 8 мая 1965 г. Сталинграду было присвоено звание «Города-героя».

В ознаменование подвига героев Сталинградской битвы в 1963-1967 гг. на Мамаевом кургане был сооружён мемориальный комплекс.