Для деблокирующего удара немецкое командование сосредоточило в полосе 4-й танковой армии 57-й моторизованный корпус в составе 6-й (160 танков) и 23-й (30 танков) танковых и 15-й авиаполевой дивизий, а в полосе 3-й румынской армии – оперативную группу Холлидта в составе 62-й, 294-й и 335-й пехотных дивизий, 48-го моторизованного корпуса (11-я и 22-я танковая, 3-я горнопехотная, 7-я и 8-я авиаполевая дивизии). Всего в составе обеих групп числились четыре танковые, три пехотные, одна горнопехотная и три авиаполевые дивизии. Последние могли быть использованы только для выполнения оборонительных задач, поскольку обладали низкой боеспособностью и еще не были должным образом обучены сухопутным боевым действиям. Из семи дивизий Холлидта две (62-я и 294-я пехотные дивизии) уже сражались на фронте 3-й румынской армии, а горнопехотная дивизия еще не прибыла. Поэтому пришлось ограничиться ударом 4-й танковой армии из района Котелыниково. Советское же командование, наоборот, ожидало, что основной удар будет наноситься группой Холлидта со среднего Чира на Калач.
1 декабря Манштейн отдал приказ на проведение операции по деблокированию 6-й армии под кодовым названием «Зимняя гроза». День начала наступления должен был быть указан дополнительно (предполагалось, что это будет не раньше 8 декабря). 4-я танковая армия должна была прорвать внешний фронт окружения и ударить в тыл или во фланг войскам, занимающим внутренний фронт окружения южнее или западнее Сталинграда.
6-й армии предстояло в определенный день, который будет указан штабом группы армий, прорваться на юго-запад к реке Донская Царица, соединиться с 4-й танковой армией и захватить переправу через Дон у Калача.
Германской 4-й танковой армии на участке Бол. Осиповка – Генераловский – станция Жутово – Аксай– станция Абганерово протяженностью 235 км противостояли 51-я и 5-я ударная армии Сталинградского фронта. В состав 51-й армии входили 13-й танковый (17-я, 62-я механизированные и 13-я танковая бригады, имевшие 28 танков Т-34) и 4-й кавалерийский (81-я кавалерийская дивизия и 85-я танковая бригада, имевшие 15 танков Т– 34) корпуса, 302-я, 126-я и 91-я стрелковые дивизии, 76 УР. Эти войска располагали 77 танками и 419 орудиями и минометами калибра 76 мм и выше.
В состав 5-й ударной армии входили: 4-й механизированный (36-я, 59-я, 60-я механизированные бригады, 55-й, 158-й танковые полки, имевшие 32 Т-34 и 38 Т-70), 7-й танковый (3-я гвардейская, 62-я, 87-я танковые и 7-я мотострелковая бригады), 3-й гвардейский кавалерийский (5-я и 6-я гвардейские и 32-я кавалерийские дивизии) корпуса, а также 4-я гвардейская, 315-я, 258-я, 300-я и 87-я стрелковые дивизии. Армия имела 252 танка и 814 орудий и минометов калибра 76 мм и выше.
В резерве фронта за 51-й армией дислоцировались 254-я танковая, 235-я огнеметно-танковая и 20-я истребительная бригады и 234-й танковый полк, имевшие 147 танков.
Таким образом, против двух немецких танковых дивизий с 200 танками советские войска имели два танковых, один механизированный, два кавалерийских корпуса и восемь стрелковых дивизий, УР (пять батальонов), четыре танковые и одну истребительную бригады, один танковый полк, восемь артиллерийских и минометных полков и два полка реактивной артиллерии. Эти войска располагали 478 танками, 536 орудиями калибра 76 мм и выше, 597 минометами калибра 82 мм и выше и 575 противотанковых орудий. Более чем двукратное превосходство в танках было на советской стороне.
Утром 12 декабря, после короткого артналета, германские 6-я и 23-я танковые дивизии прорвали оборону 302-й стрелковой дивизии у полустанка Курмоярский и двинулись вдоль железной дороги Тихорецк – Сталинград. К исходу дня передовые части 6-й танковой дивизии вышли к южному берегу р. Аксай, а 23-я танковая дивизия – в район севернее Небыкова.
Чтобы остановить их на рубеже разъезд Бирюковский – совхоз «Терновый», в сражение 13 декабря были введены части 13-го танкового корпуса. 30 штурмовиков 8-й воздушной армии дважды атаковали немецкие танки. К исходу дня 6-я танковая дивизия овладела плацдармом на р. Аксай у Заливского и хутором Верхне-Кумский. 23-я танковая дивизия, наступая от Небыкова, также вышла к Аксаю и захватила плацдарм у железнодорожного и шоссейного моста у Круглякова.
До соединения с Паулюсом Готу надо было пройти 120 км. Наступление велось вдоль железной дороги Тихорецк – Сталинград. 12 декабря немецкие танки прорвали оборону 51-й армии у полустанка Курмоярский. 13 декабря группировка Гота вышла к реке Аксай и захватила плацдармы на ее северном берегу. 14 и 15 декабря 51-я армия при поддержке 4-го танкового корпуса генерала Вольского нанесла контрудар и отбила у противника хутор Верхне-Кумский. Бои за этот хутор продолжались до 19 декабря, когда немцы вновь заняли Верхне-Кумский и оттеснили армию Труфанова к реке Мышкова – последнему естественному рубежу на пути к Сталинграду, до которого оставалось 50 км.
