Пока каждая из сторон готовилась к реализации собственных планов, не зная, какие сюрпризы готовит противник. К вечеру 11 декабря в районе Котельниково сосредоточился LVII танковый корпус в составе 6-й и 23-й танковых и 15-й авиаполевой дивизий. Основные силы 4-й румынской армии были перегруппированы к востоку от Котельниково. Операция по деблокированию армии Паулюса получила кодовое наименование «Зимняя гроза» (Wintergewitter).
Утром 12 декабря LVII танковый корпус перешел в наступление по обе стороны железной дороги. Противником наступающих танковых дивизий стали 302-я и 126-я стрелковые дивизии 51-й армии. Под ударами танков советские войска вынуждены были отойти на р. Аксай. Свежая танковая дивизия была сильным аргументом. Переправившись через р. Аксай, 6-я танковая дивизия вышла к селению Верхне-Кумский. Ей навстречу были выдвинуты части 4-го механизированного корпуса В.Т.Вольского. Механизированные бригады подходили к Верхне-Кумскому с трех сторон, намереваясь окружить и уничтожить прорывающуюся к Сталинграду 6-ю танковую дивизию. Командир дивизии Эрхард Раус принял нестандартное решение: небольшими частями закрепиться в Верхне-Кумском, а боевой группой вокруг танкового полка обходить селение против часовой стрелки, каждый раз сталкиваясь с механизированной бригадой корпуса В.Т.Вольского (уже успевшего понести потери в ходе окружения сталинградской группировки) при своем численном превосходстве. В итоге 13 декабря разыгралось «вращающееся» танковое сражение, в котором проявились качества модернизированных танков Pz.IV с длинноствольным орудием в качестве танкоборцев.
Прорыв к р. Аксай и начавшееся перемалывание соединений 51-й армии означали реальную опасность прорыва внешнего фронта окружения. Ставкой ВГК были немедленно приняты меры по построению плотного заслона на пути прорывающегося к Сталинграду танкового клина немцев. Уже 14 декабря в 22.30 директивой № 170708, адресованной своему представителю А.М.Василевскому, Ставка ВГК потребовала: «Ввиду изменившейся обстановки на юге осуществление первого этапа операции «Кольцо» отложить» (Русский архив: Великая Отечественная: Ставка ВГК. Документы и материалы. 1942 г… С. 467). Соответственно 2-ю гвардейскую армию предлагалось «форсированным маршем двинуть на юг и расположить в тылу частей, действующих против котельниковской группы противника» (там же).
Пока шло сосредоточение 2-й гвардейской армии, 51-я ударная армия продолжила сражение с пробивающейся к Сталинграду группировкой противника. Атака Гота 16 декабря сводным танковым полком из танков 6-й и 17-й танковых дивизий успеха не принесла. На следующий день немецкие подвижные соединения были вынуждены атаковать хорошо окопавшихся советских пехотинцев своей мотопехотой.
Тем временем войска 2-й гвардейской армии 17 декабря силами двух дивизий и одного механизированного корпуса лишь начинали сосредоточиваться на оборонительном рубеже. В 24.00 приказом командующего Сталинградским фронтом 87-я стрелковая дивизия, 4-й кавалерийский корпус и 4-й механизированный корпус со всеми средствами усиления были подчинены командующему 2-й гвардейской армией Р.Я.Малиновскому.
19 декабря сражение достигло своей критической точки. LVII танковый корпус в этот день продвинулся дальше на север до реки Мышкова. Его передовой отряд находился в 48 км от южного участка внутреннего фронта окружения сталинградского «котла». Для качественного изменения обстановки достаточно было пробить узкий коридор, в который можно было протолкнуть колонны снабжения. Для этой цели командование группой армий «Дон» держало наготове позади наступающих соединений 4-й танковой армии автоколонны с 3000 т горючего, боеприпасов и продовольствия, а также тягачи, которые должны были обеспечить подвижность части артиллерии 6-й армии.
Одновременно продолжалось сосредоточение 2-й гвардейской армии на рубеже реки Мышкова. 19 декабря прибыл 7-й танковый корпус П.А.Ротмистрова, насчитывавший 92 танка, в том числе 20 КВ и 41 Т-34. Также в подчинение Р.Я.Малиновского прибывал 2-й гвардейский механизированный корпус генерал-майора К.В.Свиридова. Это было танковое соединение, переформированное из пехоты. Корпус был сформирован в ноябре 1942 г. в Тамбовской области на базе 22-й гвардейской стрелковой дивизии. На рубеж реки Мышкова также выдвигались стрелковые соединения, в частности 13-й гвардейский стрелковый корпус генерал-майора П.Н.Чанчибадзе.
