11 и 12 января войска Донского фронта, ломая сопротивление отдельных боеспособных частей противника, продолжали продвигаться вперед, и к исходу 12 января главная ударная группировка фронта вышла на р. Россошка, на направлении удара войск 64-й и 57-й армий была прорвана оборона противника на р. Червленная, и советские войска продвинулись здесь на 6-8 км.
Попытка немецкого командования задержать дальнейшее продвижение советских войск на своем втором оборонительном рубеже, который в основном проходил по среднему сталинградскому оборонительному обводу, успеха не имела, войска Донского фронта, проведя в течение 13 и 14 января перегруппировку сил, с утра 15 января возобновили наступление, к середине дня оборона была прорвана, остатки 6-й армии стали отходить к развалинам Сталинграда.
Подготовка атаки последнего рубежа на подходе к городу продолжалась четыре дня, с утра 22 января наступление советских войск возобновилось на всем фронте, противник упорно удерживал укрепления внутреннего обвода, но после сокрушительных ударов советской артиллерии оборона противника была прорвана.
25 января войска Донского фронта ворвались в Сталинград с запада, к исходу 26 января войска 21-й и 62-й армий соединились в районе Мамаева кургана и расчленили группировку противника на две части: южную, зажатую в центральной части города, и северную, оказавшуюся окруженной в районе Тракторного завода и завода «Баррикады».
В районе завода «Баррикады» был окружен XI армейский корпус, а непосредственно в Сталинграде южнее и севернее долины р. Царица — IV, VIII и LI армейские корпуса и XIV танковый корпус, началась массовая сдача в плен солдат и офицеров армии Паулюса, только за три дня, с 27 по 29 января, части 64-й армии взяли в плен 15 тыс. солдат и офицеров.
Операция «Кольцо» закончилась.