德国法西斯进攻苏联，是其称霸世界战略的一个既定重要组成部分。早在1940年12月，希特勒就下达了武装侵略苏联的“巴巴罗萨计划”——在对英国的战争结束以前，以一次快速的战役击溃苏联。该计划的制定者企图以大量坦克部队、摩托化部队及航空部队进行“闪电”式的突然袭击，分割围歼苏联西部红军主力，尔后向战略纵深发动进攻，攻占列宁格勒、莫斯科和顿巴斯，前出到阿尔汉格尔斯克、伏尔加河、阿斯特拉罕一线，并于1941年入冬前结束战争。
经过认真细致的谋划后，德军于1941年6月22日不宣而战，出动了190个师近550万兵力，4000多辆坦克和5000余架飞机，在北起波罗的海、南至黑海的1800多千米的战线上分三路向苏联发动了突然袭击。由于苏联对德国的战略突袭缺乏警惕，战争准备不足，加上战争初期苏军战略指导上的错误，遭受很大损失，使德军很快突破苏军防线，长驱直入，直逼莫斯科和列宁格勒城下。战争的第一年，苏联人民面对敌人优势兵力的猛烈突击，在以斯大林为首的苏联共产党领导下，经受住了战争的严峻考验，经过浴血奋战，终于制止了敌人强大的攻势。尤其在莫斯科、提赫文、罗斯托夫等战役中，消灭了大量德军有生力量，给敌以沉重打击，并于12月6日以莫斯科方向为主转入了反攻，粉碎了德军的“闪击战”和全面进攻计划，使德军转入退却和防御地位，被迫于1942年夏改为在战线南翼实施重点进攻。莫斯科保卫战的胜利，是战争开始以来苏军取得的第一个重大胜利。它宣告了希特勒“闪电战”的彻底破产，粉碎了德军“不可战胜”的神话，迫使德军面临持久的两线作战局面。
但是，希特勒在莫斯科的失败并没有减弱其东进的野心。1942年夏，德军在被迫放弃了全面进攻的计划后，决心利用英美尚未在西欧开辟第二战场的机会，妄图再次集结重兵，在最短时间内迅速攻占斯大林格勒和高加索地区。德军于1942年7月成功占领了契尔河以西地区，并迅速集结了大规模集团军群向东南进发。德军统帅部的战略企图是：主要投入“B集团军群”，即第6集团军和第4坦克集团军，意大利第8集团军，罗马尼亚第3集团军和第6、第7军，并配备第4航空队担任空中支援。争取7月25日占领斯大林格勒，8月10日占领萨拉托夫，8月15日占领古比雪夫，9月25日占领巴库，切断苏联粮食和燃料的重要来源，尔后沿伏尔加河北上，从东面包抄莫斯科，南出波斯湾。与此同时，从库皮扬斯克—巴尔温科沃地区出动的德国南方“A集团军群”，主要向北顿涅茨河南段两岸和顿河下游进攻，于7月中相继占领米列罗沃和伏罗希洛夫格勒。很明显，希特勒“这一进攻带着最后一次的性质，关系法西斯的存亡”；而对苏联来说，这一仗的成败也关系到卫国战争的前途，影响着欧洲和世界反法西斯战争的进程和结局。
希特勒的冒险计划野心勃勃，胃口很大。他要迅速占领斯大林格勒，切断莫斯科与伏尔加河及乌拉尔后方的联系，随即沿伏尔加河北上，从东方包抄莫斯科；同时分兵向东南推进，夺取巴库油田，占领高加索，胁迫伊朗、土耳其入伙参战，切断苏联主要的石油供应来源以及南经伊朗、波斯湾与盟国的交通线。这样，德军就能获取丰富的战略物资，处于优越的战略地位，而陷苏联于危险的境地；然后再策动日本进攻西伯利亚，东西夹击，打垮苏联；接着移师西向，打击英美，夺取近中东，与日军会师印度，从而实现轴心国集团征服世界的迷梦。
为了实现这个新的冒险侵略计划，希特勒四处收罗炮灰。他命令从国内增补四十个师，还勒逼意大利、匈牙利、罗马尼亚等仆从国拿出52个师，甚至连在北非作战的一部分飞机和坦克也被抽调了过来。
当时苏军处境十分困难。从战略形势分析，苏德战场上共有德军600多万人，苏军500多万人。两军力量对比，德军在兵员、飞机、大炮方面占优势，苏军在坦克和战舰数量上多于敌人，但相当一部分的坦克质量仍落后于德军。波罗的海沿岸、白俄罗斯、乌克兰、摩尔达维亚，以及俄罗斯联邦的西南各州，都被德军占领。德军还继续封锁列宁格勒，威胁莫斯科。苏军的战略预备队在莫斯科会战中已经付出巨大代价。1942年夏，苏联国民经济虽然有所恢复，但也只能向苏军提供很有限的作战物资。正是在这样困难的情况下，斯大林预见到德军将在斯大林格勒方向上实施大规模重点进攻，并清楚地认识到坚守斯大林格勒对于整个苏德战场的重要意义。守住斯大林格勒，不仅可以改善苏联南方地区的战场态势，保持苏联中部与南部的联系，而且能够打破和阻止希特勒再次北攻首都莫斯科的图谋。
最高统帅部经过周密判断和反复研究后决定：在苏德战线南翼组织坚固防御，从被动中争取主动，坚决阻止德军的进攻，大量消耗德军突击集团，坚决守住斯大林格勒市，不让德军进犯至伏尔加河，并为尔后集中战略预备队突击德军薄弱的两翼，伺机转入反攻和歼灭德军重兵集团创造有利条件。为抢在德军到来之前完成城郊阵地防御，苏军开始大规模修筑坚固堡垒配系。这些防御配系在顿河和伏尔加河之间，构筑了纵深60千米的4道防御围廓，即外层围廓、中层围廓、内层围廓和市区围廓。各防御围廓呈半环形，两翼都以伏尔加河为依托，从北、西、南三面掩护斯大林格勒。外、中、内三层围廓，以营防御地域为基础，并构筑为防坦克壕和掩体、指挥所等野战工事。在市区围廓，按筑垒地域形式进行了构筑和改造，充分利用带有地下室的楼房等建筑物，改造为环形防御的支撑点和抵抗枢纽部，并与防坦克障碍物相结合，成纵深梯次配置。防线在会战前只完成40%～50%，但在战争发起后起到了巨大作用。
与此同时，苏军拟制了“积极防御、节节抗击、待机反攻”的作战方针和具体的作战计划。苏军于7月12日组成斯大林格勒方面军，下辖7个集团军和1个空军集团军。其中有4个集团军刚从前线撤回，人员和武器严重缺编。方面军战役部署为1个梯队和1个预备队。第一梯队有4个集团军（第62、63、64、21集团军），预备队有3个集团军（第28、38、57集团军）。第28和第38集团军，不久改编为第1、第4坦克集团军。强大的防御部队和后续梯队，为苏联红军成功挫败希特勒的进攻打下了兵力基础。
战役开始时，苏德两军兵力兵器对比如下：
兵力和兵器苏军德军对比
人员1870002500001：1.2
火炮与迫击炮790075001：1
坦克3607401：2
飞机33712001：3.6
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