Главный удар навстречу котельниковской группировке немцев наносила 2-я гвардейская армия (в её состав был передан 7-й танковый корпус из состава 5-й ударной армии). 51-я армия наступала на Котельниково с востока и северо-востока, а два её механизированных корпуса (3-й гвардейский и 13-й) одновременно осуществляли охват группы Гота с юга [26; 222], [19; 217].
В первый день наступления войска 2-й гвардейской армии прорвали оборону противника и захватили переправы через реку Мышкова. Подвижные соединения армии были введены в прорыв. 27 декабря к Котельниково с запада вышел 7-й танковый корпус, а 6-й механизированный корпус обошёл Котельниково с юго-востока. В это же время механизированные корпуса 51-й армии отрезали группировке противника пути отхода на юго-запад [26; 222], [19; 218].
29 декабря Котельниково было освобождено. 30 декабря советские войска вышли на рубеж Тормосин, Нижний Курман, Комиссаровский, восточнее Зимовников, Степной. Немцы были отброшены от внешнего фронта окружения 6-й армии Паулюса на 200 – 250 км, и участь последней была фактически решена [14; 138].
Несмотря на все усилия, Манштейну не удалось помочь Паулюсу. Более того, у командующего группы армий «Дон» была теперь другая головная боль – положение самой группы армий «Дон» было весьма тяжёлым. Вот как об этом пишет сам Манштейн:
«Командование группы армий оказалось вынужденным сосредоточить все свои усилия на выполнении задачи по спасению всего южного крыла Восточного фронта…
Выше мы уже обрисовали затруднительное положение, в котором оказалась на восточном фланге группы 4-я танковая армия, вследствие того, что противник бросал всё новые и более крупные силы (речь идёт о нашем контрударе под Котельниково – И.Д.)…
Не менее критическая обстановка складывалась на остальных участках фронта группы армий «Дон». На участке, прежде занимавшемся 3-й румынской армией, 4-я танковая армия была оттеснена противником на восточный берег Дона. Это дало возможность противнику форсировать по льду Дон в районе Потёмкинской, а затем вскоре и в районе Цимлянской, чем создавалась угроза флангу и тылу наших войск, занимавших оборону по реке Чир… Нам не оставалось ничего другого, как постепенно отвести с боями группу генерала Мита за реку Кагальник (генерал Мит осуществлял командование немецкими войсками на данном участке фронта ГА «Дон» – И.Д.).
Однако значительно более критическая обстановка… сложиласьна левом фланге группы армий. Группе генерала Голлидта всё же удалось, несмотря на бегство румынских дивизий, отвести свои силы с Верхнего Чира на юг. Но вновь прибывшая заново сформированная дивизия, которой было поручено прикрывать фланг группы Голлидта у реки Быстрая Гнилая, отступила на этом участке без достаточной необходимости и оставила, таким образом, противнику переправу у Милютинского. Тем самым ему был открыт путь к флангу группы Голлидта, а также к важной авиабазе в Морозовском.