30 января в Третьем рейхе отмечали десятую годовщину со дня назначения Гитлера канцлером Германии. По этому случаю четырем генералам, в их числе Фридриху Паулюсу, было присвоено звание фельдмаршала. Командующий 6-й армией узнал эту новость утром следующего дня. Жест фюрера Паулюс абсолютно верно расценил как приглашение в «клуб самоубийц», но стреляться не стал: «Он думает, что я пущу себе пулю в лоб, но я не собираюсь оказывать ему эту любезность». Буквально через три часа в двери штаба 6-й армии «постучались» бойцы 38-й мотострелковой бригады полковника Бурмакова. Воскресным днем 31 января 1943 года в советский плен сдался первый немецкий фельдмаршал, один из главных авторов плана «Барбаросса». Южная группировка прекратила сопротивление и выбросила белые флаги.
Советское правительство немедленно опубликовало специальное коммюнике, в котором сообщалось о капитуляции и приводились фамилии всех старших офицеров.
Между тем северная группа не сложила оружия, и ее пришлось добивать. «Всю ночь работали артиллеристы, — пишет генерал Батов. — Местами они ставили орудия почти вплотную. Пушки стояли в две линии. Вторая линия — в виде яруса. 1 февраля на НП было необычное оживление. Наблюдательный пункт армии оборудован в основании насыпи окружной железной дороги. Стереотрубы выведены между шпал. Прибыли Рокоссовский, Воронов, Телегин, Казаков. Все хотели видеть могучую работу артиллерии: только в 214-й восемь артполков усиления, свыше сотни орудий стояли на прямой наводке. И вот вся эта мощь загрохотала. После трех-пяти минут из блиндажей, из подвалов, из-под танков начали выскакивать, выползать немцы. Одни бежали, другие становились на колени, обезумев, вздымали к небу руки. Некоторые бросались обратно в укрытия, скрывались среди столбов дыма и взвихренного камня и снова выскакивали… Всего 15 минут продолжалась эта неистовая артподготовка. Началась атака. Но в Спартановке уже никто не оказывал организованного сопротивления».
Почти сразу после артиллерийского удара стали появляться белые флаги, но в отдельных местах бой продолжался еще сутки. Наконец, утром 2 февраля выстрелы стихли, остатки северной немецкой группировки сдались в плен. Те, кто предпочитал смерть плену, стрелялись, как командир 371-й пехотной дивизии генерал Штемпель, иные подрывали себя. Кто-то мелкими группами пытался из руин города уйти через заснеженную степь на юго-запад. Но из кольца не вышел ни один человек. Среди немецких солдат ходили слухи, что неизвестному унтер-офицеру все-таки удалось пересечь линию фронта и добрести в расположение 11-й танковой дивизии, чтобы через сутки погибнуть на перевязочном пункте от разрыва шальной советской мины.