蘇軍統帥部在斯大林和最高統帥助理斯大林格勒保衛戰的總指揮朱可夫和總參謀長華西列夫斯基,研究挽救斯大林格勒的辦法,他們認為只有用城市吸引住納萃德國國防軍陸軍第6集團軍的重兵集團,再用強大的預備隊合圍德軍第六集團軍,該計劃的代號為“天王星”（Операция "Уран"）。但是天王星行動最快必須到11月中旬才能準備部署成功,也就是說，為執行天王星計劃，斯大林格勒還得堅持2個月以上。對于防守人力薄弱的斯大林格勒來說，這是極端困難的。但是，蘇軍的抵抗卻異常頑強，雙方的戰斗非常激烈，即使是對一個街區甚至一棟建筑的爭奪，都要付出巨大的傷亡代價。至9月底，蘇軍固守的地段只有斯大林格勒的伏爾加河西岸的縱深不到1公里的四個橋頭堡的狹長地帶，但納萃德國國防軍陸軍第6集團軍一直不能完全占領斯大林格勒，并一直堅持到11月份。擔任斯大林格勒保衛戰的軍區司令瓦西里·崔可夫在回答人們關于納萃德國國防軍陸軍第6集團軍為什么不能占領斯大林格勒的問題時說：“敵人（納萃德國國防軍陸軍第6集團軍）只能踏著我們的尸體前進，而蘇軍是殺不完的。”由于第六集團軍司令保盧斯為了在寒冬到來之前占領斯大林格勒，發動了多次猛烈的進攻，戰爭進入白熱化。
11月19日拂曉,蘇軍實施天王星行動，在斯大林格勒的南北兩端附近開始大規模反攻，11月19日至11月22日，幾個集團軍在突破了斯大林格勒的南北兩端的薄弱的羅馬尼亞第2集團軍和意大利第8集團軍的十分薄弱的防御線之后到卡拉奇會師而完全包圍了在斯大林格勒市內的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍全部和第4裝甲集團軍的2個師。阿道夫·希特勒命令被蘇軍包圍的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍不準突圍并“戰斗到最后的一兵一卒一槍一彈”，同時派遣調動所有能調動的運輸飛機用空運的辦法給在斯大林格勒被包圍的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍提供武器裝備和食物等物資補給（不過在當時納萃德國國防軍空軍的運輸能力下每天只能通過空中運輸到被圍困在斯大林格勒的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍117噸物資，最高的一天是230噸，最低的一天是80噸，遠遠不能滿足當時被被圍困在斯大林格勒的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍的每天至少需要800噸武器裝備和食物等物資，因此造成納萃德國國防軍陸軍第6集團軍戰斗力下降，并餓死凍死無數），并命令曼施坦因將軍率領的A集團軍群的裝甲重兵集團在準備了三個星期之后實施冬季風暴救援行動，但在11月22日推進到離被圍困在斯大林格勒的第6集團軍還有48千米時被蘇軍所阻，當時需要保盧斯主動突圍配合行動，最終曼斯坦因在11月23日放棄救援，并于11月29日撤回到11月12日出發時的戰線。1943年1月10日，蘇軍發動代號為指環的總攻，至1月24日蘇軍完全占領了斯大林格勒的最后一個叫塔特辛斯卡亞的飛機場，至此被圍困在斯大林格勒的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍的最后希望也隨之破滅。當時蘇軍派出特使到被圍困在斯大林格勒的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍的司令官總部找弗雷德里希馮保盧斯,開出最優厚的條件—只要保盧斯將軍在24小時內命令部隊放下武器讓被圍困在斯大林格勒的納萃德國國防軍陸軍第6集團軍投降就保障他們的生命財產安全并派遣醫療隊醫治受傷和生病的德國士兵，并承諾遣返他們到任何一個國家去的條件，不過這個對挽救保住納萃德國國防軍陸軍第6集團軍的剩余士兵的最后一絲希望被保盧斯將軍拒絕了。至1943年1月31日，納萃德國國防軍陸軍第6集團軍司令官和剛提升為元帥的第六集團軍司令長官弗雷德里希馮保盧斯在蘇軍已經突入到其司令部門前的絕望之下被迫投降,蘇軍完全殲滅了進攻斯大林格勒的德軍第六集團軍（是役，納萃德國國防軍陸軍第6集團軍付出了24萬人陣亡和100萬人受傷的代價），從而根本扭轉了蘇德戰場的局勢。蘇軍在斯大林格勒戰役的勝利，使蘇德戰爭出現了根本性的轉折，從此蘇軍掌握了戰略主動權,也是第二次世界大戰的轉折點。而斯大林格勒戰役也成為世界近五百年以來的戰爭史上最為致命的戰役，納萃德國國防軍陸軍付出了24萬人陣亡，蘇聯紅軍付出了47萬人陣亡的共約有七十萬人在戰斗中喪生，而普通士兵在被投入增援斯大林格勒戰役后的平均存活時間則以小時和分鐘計。
1943年是蘇德戰場最具關鍵的轉折性的一年,斯大林格勒戰役后，蘇軍發動了土星行動的繼續向頓河上游、庫爾斯克方向和哈爾科夫方向發展進攻，收復了2月9日庫爾斯克、2月8日—2月16日收復了哈爾科夫、2月8日收復了頓涅茨克、2月6日收復了沃羅涅日、別爾哥羅德、2月9日—2月19日收復了頓河畔羅斯托夫及其等地。同年1月，蘇軍突破德軍對列寧格勒共天872天的圍困，而在列寧格勒圍困期間，列寧格勒市民在水電和供暖系統被毀掉而造成的寒冷、饑餓和納萃德國國防軍空軍的轟炸下支撐了872天，城內約有85萬人死亡，被稱為戰爭史上最長時間的圍困戰并且是沒有被敵軍攻占的圍困的奇跡。與此同時，蘇軍在高加索方向轉入進攻，至4月初收復了北高加索大部分地區。
1943年7月5日，納萃德國國防軍陸軍中央集團軍群和南方集團軍群聯合在庫爾斯克突出部集中優勢兵力的一共788000人的陸軍兵力，并在 2700輛坦克和空軍支援下，企圖包圍庫爾斯克突出部的分別是沃羅涅日方面軍和中央方面軍的一共兩個方面軍的紅軍，傾其所有發起其在東線的最后一次賭博性的進攻戰——庫爾斯克戰役，納萃德國國防軍陸軍給這次進攻戰的代號為“堡壘”（Unternehmen Zitadelle）。
蘇軍在戰役之前獲得準確情報,而對庫爾斯克突出部加強了防御，依照梯次建立了八條防御工事，并在游擊隊的幫助下，擾亂納萃德國國防軍陸軍的后勤保障系統。蘇軍用于庫爾斯克防御戰斗（1943年7月5日—7月15日）的兵力有中央方面軍、沃羅涅日方面軍、草原方面軍一共191萬余人，配備坦克和自行火炮3400余輛，此外還有作為總預備隊草原方面軍。納萃德國國防軍陸軍用于庫爾斯克戰役進攻階段的兵力達78.8萬人，共50個師，并用其中29個師組成兩大突擊集團，從北面的奧廖爾方向突擊庫爾斯克的有 15個師，而從南面的別爾哥羅德方向突擊庫爾斯克的有14個師，兩個突擊集團配備有2700輛坦克。7月5日晨，庫爾斯克決戰打響，但在蘇軍極其堅固的防御線面前，納萃德國國防軍陸軍的進攻沒獲得預期性的結果，收效甚微。7月12日，雙方在庫爾斯克突出部南部的奧博楊方向名不見經傳的小村普羅霍羅夫卡發生坦克遭遇戰，雙方各有1200輛坦克參戰，各有大量飛機支援,激烈的戰斗持續了一整天。當滾滾的坦克鐵流加上步兵、炮兵和航空兵匯合到一個小小村莊時，世界軍事史上最大的坦克大會戰爆發了。當日暮時分，納萃德國國防軍陸軍雖然獲得了戰術上的勝利，但是蘇軍在這場決戰中取得了戰略上的勝利（近十多年的西方研究稱納萃德國國防軍陸軍實際上以較小的交換比在戰術上擊敗了蘇軍,但此役確實將德軍的進攻能量耗盡）。7月16日，納萃德國國防軍陸軍得到11萬多兵力增援達到了90萬人準備打防御戰，蘇軍在集結五個方面軍：西方面軍、布良斯克方面軍、中央方面軍、沃羅涅日方面軍、草原方面軍的一共262萬用于庫爾斯克戰役反攻階段的進攻的兵力發動了庫圖佐夫行動將納萃德國國防軍陸軍中央集團軍群從奧廖爾附近向西擊退并收復了大量城市,并在8月1日發起魯緬采夫行動將納萃德國國防軍陸軍南方集團軍群從別爾哥羅德附近方向向南擊退并在8月18日—8月23日，蘇軍收復哈爾科夫，庫爾斯克戰役以紅軍的大獲全勝而結束。
庫爾斯克戰役是蘇德戰爭中的一場重要的決戰,這場決戰雖然使蘇軍陣亡了254470人士兵，6799輛坦克和自行火炮，2200多架飛機，但是也使納萃德國國防軍陸軍付出了45444人的陣亡和失蹤，485輛坦克和自行火炮被擊毀，造成其在蘇德戰爭東方戰線的進攻力被削弱的不爭事實，這個是紅軍打敗納萃德國的第一步。
從此，蘇軍完全奪得戰略主動權,納萃德國國防軍陸軍只能被迫轉入全面防御的被動挨打局面。8月，蘇軍在大盧基到黑海長達2000多公里的戰線上展開權限大規模進攻，經過1943年8月—12月的第聶伯河戰役到11月30日為止，收復近一半失地，包括布良斯克、斯摩棱斯克、基輔、第聶伯羅皮德洛夫斯克等大城市。
蘇聯反攻階段
1943年8－11月,蘇軍在南線徹底肅清了進扼新羅西斯克附近的高加索地區的納萃德國國防軍陸軍,收復了頓巴斯；在烏克蘭，收復了第聶伯羅彼得羅夫斯克和基輔；在中線解放斯摩棱斯克。而1943年11月的納萃德國國防軍陸軍在蘇德戰爭東方戰線只有250萬兵力，其中只有202萬是軍人，在芬蘭有第20集團軍的17.6萬人和其他基地部隊。在西歐的納萃德國國防軍陸軍有244萬人，而當時納萃德國國防軍空軍有300萬人。此時納萃德國戰敗已成定局。1944年初蘇軍擁有635萬人，不僅在兵員上而且在重要突擊性武器裝備方面均已完全超過德軍。蘇軍不僅得到后方人民的大力支持，而且得到敵占區近百萬游擊戰士的緊密配合。此外，還得到了美英的援助，這些都為戰略反攻創造了有利的條件。
1944年1月3日開始,沃羅涅日方面軍攻入納萃德國本土,并蘇軍對德軍連續發動了包括10次重大的戰略性進攻作戰的大規模進攻性戰斗（第聶伯河— 喀爾巴阡山進攻、列寧格勒—大諾夫哥羅德進攻、第一次雅西—奇西瑙進攻、納爾瓦戰役、卡累利阿進攻、卡累利阿戰役、巴格拉季昂行動、利沃夫—桑多梅日進攻、波羅的海沿岸戰役、第二次雅西—奇西瑙進攻、布加勒斯特戰役、貝爾格萊德戰役、杜克拉山口進攻、德布勒森戰役、布達佩斯戰役、克里米亞進攻）,蘇聯史學家稱為“十次斯大林突擊”，在1944年夏天收復了本國的全部領土，并將戰爭全面推移到納萃德國本土，進入波蘭和巴爾干半島等國作戰，到年底共殲滅德軍約200萬人（1944年1月1日—12月31日，納萃德國國防軍陸軍在蘇德戰爭東方戰線陣亡和失蹤49.8萬人接近50萬人）。
1945年1月上旬,在蘇德戰爭戰場上，蘇聯紅軍（包括約34萬人的波、羅、保、捷的軍隊和法國空軍團）總兵力670萬人，擁有10.73萬門大炮和迫擊炮，1.21萬輛坦克和強擊火炮，1.47萬架飛機。與此相比，納萃德國國防軍陸軍擁有370萬人（其中包括21萬匈牙利部隊），5.62萬門大炮和迫擊炮，8100輛坦克和強擊火炮，4100架飛機。蘇軍在兵力和武器方面占有絕對優勢。
1945年春天,蘇軍在東歐各國軍民的配合下，通過布達佩斯戰役、維也納戰役、布拉格戰役、維斯瓦河—奧得河攻勢、西里西亞攻勢、東波美拉尼亞攻勢、東普魯士戰役中輕易消滅了大量納萃德國國防軍陸軍，并完全占領了波蘭、匈牙利、奧地利東部及維也納、捷克斯洛伐克一部分和奧得河以東的納萃德國東部。為攻克柏林創造了條件。
到1945年3月底和4月初，蘇軍已為攻打柏林作好準備。參加這次戰役的部隊是朱可夫元帥指揮的白俄羅斯第一方面軍，羅科索夫斯基元帥指揮的白俄羅斯第二方面軍和科涅夫元帥指揮的烏克蘭第一方面軍，總兵力在250萬人以上，希特勒為死守柏林，征集了柏林市的人力物力，也組織了總共為76萬人的德國國民自衛隊的兵力（其中45萬人是一線部隊）和30萬警察部隊.
1945年4月16日，蘇軍從奧得河、尼斯河同時向柏林發動進攻，其中負責進攻柏林的有114萬人，經過16個晝夜的激戰，至4月30日下午2點25分，蘇軍第3突擊近衛軍把象征紅軍勝利的勝利旗幟插在了納萃德國國會大廈頂端，標志著蘇德戰爭的蘇軍最終獲勝而結束，4月30日下午3點，阿道夫·希特勒在元首地堡自殺。當時柏林城防區司令魏特琳曾試圖打算向紅軍的進攻柏林的部隊的統帥可涅夫做出有條件的投降的談判；可涅夫不允許,要求其立即無條件投降，經過幾番交涉和斗爭最終在5月2日納萃德國宣布投降，柏林戰役完全結束。蘇軍殲滅和俘虜德軍40萬多人。盤據在捷克斯洛伐克的德國兩個集團軍群（55個師）也于5月中旬投降。納萃德國在1945年5月2日向英美法蘇投降之后，于1945年5月8日22時，德國無條件投降儀式在柏林正式舉行。參加儀式的蘇方代表是朱可夫元帥和外交部副部長維辛斯基。儀式由朱可夫主持。盟軍最高統帥部的代表是：英國空軍上將特德、美國戰略空軍司令斯帕茨將軍、法軍總司令塔西尼，代表德國在投降書上簽字的是：陸軍元帥威廉·凱特爾、海軍上將弗雷德堡、空軍上將施通普夫。德國投降書于1945年5月9日零時生效。歐洲戰爭到此完全結束。
