Танковые дивизии врага прорвали оборону 51-й армии в центре и к исходу дня продвинулись на глубину до 40 км. Но упорное сопротивление частей и соединений 51-й армии на флангах прорыва заставило противника направить значительные силы танков для борьбы с ними и тем самым ослабить силу удара на главном направлении, вдоль линии железной дороги. Стрелковые дивизии сковали ударную группировку врага с фронта, а подвижные войска нанесли ей контрудар во фланг. Тем самым 4-й механизированный и 13-й танковый корпуса Сталинградского фронта заставили Манштейна распылить свои силы на широком фронте и резко снизить темпы наступления. Поэтому за последующие 10 дней, несмотря на все усилия, армейская группа "Гот" продвинулась лишь на 20 км. Особенно сильное сопротивление войск 51-й армии она встретила в районе хутора Верхнекумского. Здесь советские воины стояли насмерть, проявив высокое боевое мастерство, непоколебимую стойкость, беспримерное мужество и массовый героизм.
Выйдя к реке Мышкове, ударная танковая группировка врага в течение четырех дней безрезультатно атаковала оборонявшиеся здесь советские войска. С этого рубежа до окруженной группировки оставалось около 40 км. Но здесь на пути немецких танковых дивизий непреодолимым барьером встала прибывшая из Резерва Ставки ВГК 2-я гвардейская армия. Это было мощное, полностью укомплектованное личным составом и боевой техникой общевойсковое объединение (122 тыс. человек, более 2 тыс. орудий и минометов, 469 танков). Первоначально Ставка ВГК планировала использовать 2-ю гвардейскую армию для ликвидации окруженной в районе Сталинграда группировки противника и передала ее в состав Донского фронта, но в связи с резким ухудшением обстановки на внешнем фронте окружения выдвинула ее на рубеж реки Мышковы и включила в состав Сталинградского фронта. В ожесточенном сражении на берегах Мышковы между 2-й гвардейской армией и армейской группой "Гот" противник понес тяжелый урон и полностью исчерпал свои наступательные возможности. К исходу дня 23 декабря он вынужден был прекратить атаки и перейти к обороне.
На следующий день войска Сталинградского фронта перешли в наступление. Сопротивление врага было быстро сломлено, и он начал поспешное отступление, преследуемый советскими войсками. 29 декабря 7-й танковый корпус освободил Котельниковский. 31 декабря был освобожден Тормосин. Остатки наголову разгромленных вражеских войск были отброшены за реки Маныч и Сал. Армейская группа "Гот" прекратила свое существование.
Большую роль в разгроме котельниковской группировки противника сыграли искусно проведенные внутрифронтовые и стратегические перегруппировки войск. Ставка ВГК своевременно усилила Сталинградский фронт своими, что позволило сравнительно быстро изменить соотношение сил и средств на Котельниковском направлении в пользу советских войск и создать необходимые условия для полного разгрома ударной группировки врага.
Характерной особенностью боевых действий по ее разгрому явилось использование 7-го танкового и 2-го гвардейского механизированного корпусов не в качестве подвижной группы 2-й гвардейской армии, а в первом эшелоне ее оперативного построения. Это позволило осуществить быстрый прорыв поспешно занятой противником обороны на реке Мышкове и разгром его основных сил. Развитие успеха в глубине обеспечивалось наличием во втором эшелоне армии 6-го механизированного корпуса.
Активный характер носили действия советских войск на Тормосинском направлении. В результате наступления 5-й ударной армии к 15 декабря противник был сброшен с плацдармов на нижнем течении реки Чир. Этим был надежно обеспечен правый фланг 51-й армии, ведущей оборонительные действия на Котельниковском направлении.
Важнейшим мероприятием Ставки ВГК по срыву попытки противника деблокировать окруженную группировку явилось наступление Юго-Западного фронта и 6-й армии Воронежского фронта на Среднем Дону . Оно началось 16 декабря. В ходе двухнедельных напряженных боев были наголову разгромлены 8-я итальянская армия и немецкая оперативная группа "Холлидт", а также остатки 3-й румынской армии. Особенно отличился в ходе этой операции 24-й танковый корпус. Умело маневрируя, его бригады утром 24 декабря неожиданно для врага прорвались к Тацинской и с ходу овладели ею, разгромив важнейшую тыловую базу и два имевшихся здесь аэродрома противника. В результате немецкая авиация лишилась свыше 300 самолетов. Танкисты захватили 50 новых самолетов, которые в разобранном виде находились в железнодорожном эшелоне.
Крупная победа советских войск на Среднем Дону и выход войск Юго-Западного фронта в тыл группе армий "Дон" резко изменили обстановку на Сталинградском направлении. Противник под угрозой окружения был вынужден окончательно отказаться от планов нанесения удара на Сталинград с целью деблокирования своей окруженной группировки. Таким образом, к концу декабря 1942 года войска Юго-Западного и Сталинградского фронтов, разгромив противостоящего противника, продвинулись на глубину 150--200 км. Это создало благоприятные условия для ликвидации окруженной под Сталинградом группировки немецко-фашистских войск.