此時，史達林格勒城下的鬥爭，對敵人來說，是一天比一天，一小時比一小時更嚴酷了。

11月20日，史達林格勒方面軍轉入進攻。按計劃它的突擊集團要實施兩個突擊：右翼內第64、57集團軍實施的突擊，左翼由第51集團軍實施的突擊。

11月20日清晨，史達林格勒草原上飄著一層薄薄的透明晨霧。在蘆葦和水草叢生的湖間地帶，在高低不平的地形上正藏著時刻準備投入戰鬥的蘇軍坦克和各式火炮。步兵也在出發陣地準備發起仲擊。前面，沿紅軍城至通杜託沃一線有一排小高地，高地山脊就是敵人的防禦前沿。炮火準備應在8時開始，但霧大，能見度不超過200米。雪也開始下起來了。方面軍司令員a&iddot;n&iddot;葉廖緬科將軍在第57集團軍的前沿觀察所裡(114&iddot;3高地)。在這之前，莫斯科曾透過高頻電話詢問過他：

&ldo;統帥部很耽心，你們能準時開始嗎?&rdo;總參謀部作戰部來電問到。

a&iddot;n&iddot;葉廖緬科回答說，一切準備完畢，如果霧能散，進攻將按指定時間準時開始。但是因霧沒能準時散去，方面軍司令員將炮火準備的時間往後推了一個小時，然後又推遲了一個小時。霧這時才開始逐漸散開。&ldo;9時30分發出開始炮火準備的訊號。這樣，史達林格勒方面軍反攻的開始時間由於大霧往後推遲了兩個小時。最先開炮的是&l;卡秋沙&r;。緊接著，各種火炮也發出了轟轟隆隆的聲音。很難用語言表達在進攻開始之前聽見交響樂級的排炮轟擊聲時的感情。但其中最主要的是為祖國的強大和對勝利充滿信心而感到驕傲的感情。昨天，我們還在緊咬雙唇告誡自己：&l;決不後退一步！&r;而今天，相國在命令我們前進。史達林格勒人久已嚮往的事情終於實現了。進攻！這對深知撤退痛苦和在防禦中經過幾個月浴血奮戰的人來說，沒有比這更叫人高興的事了&rdo;。

炮火準備是按照經過周密考慮和認真準備的計劃實施的。在火箭炮‐‐30齊射之後，各類火炮開始進行40‐‐75分鐘的排炮轟擊。第64集團軍的炮火準備和進攻開始得都要晚一些。猛烈的急襲射擊開始是針對敵防禦前沿和淺近縱深火力點的。炮火準備後階段包括壓制和消滅暴露目標達兩個時節，在對前沿進行急襲射擊時，交替進行兩次火力假轉移。火力急襲是根據具體試射過的目標來計劃的，但是天氣條件不允許修正射擊。對容易觀察到的放火力點指派大炮進行直瞄射擊。

所有火器完成最後十分鐘急襲射擊後，步兵兵團在坦克部隊的協同下，向敵防禦前沿猛撲了過去。這樣，在第51集團軍突破地段上，步兵第126、302師的行動得到了機械化第4軍坦克第158和55團的支援。蘇軍坦克和步兵藉助炮彈爆炸引起的煙霧和塵土的掩護，摧毀了敵前沿防禦陣地。

第57集團軍用步兵第422、169師二個師的兵力突破了薩爾帕和察察湖之間的敵軍防線，並向南和西南實施突擊。敵人被迫撤退到冬年卡亞山谷、朔沙山谷、五十五公里會讓站和英羅佐夫山谷地區。第57集團軍所屬各部隊完成當前任務後，調轉方向向&ldo;三&iddot;八&rdo;集體農莊撲去，繼爾撲向西北方向，從西南面包圍敵史達林格勒集團。

第64集團軍命令自己的左翼兵團‐‐近衛步兵第36師、步兵第204和38師轉入進攻。該集團軍突破耶爾希以南防線上的敵防禦陣地後，於日終前推進了4至5公里，肅清了安德烈耶夫卡村內的敵人。

第51集團軍主力從察察湖、巴爾曼察克湖的湖間地帶向著洛多維託耶，上察緬津斯基、蘇維