斯大林格勒会战，既是第二次世界大战中苏联卫国战争的主要转折点，也是第二次世界大战的转折点，还是人类历史上最为血腥和规模最大的战役之一。对苏联而言，这场战役的胜利标志着收复沦陷领土的开始，最终迎来1945年5月对德作战的最后胜利。
因斯大林格勒一役的卓著战功，朱可夫第一个被授予一级苏沃洛夫勋章，该勋章是以俄国伟大统帅苏沃洛夫命名的当时苏联最高的军功勋章。
1．保卫斯大林格勒
1942年7月中旬，德军将苏军由沃罗涅日到克列茨卡亚地段、由苏罗维基诺到罗斯托夫地段赶过了顿河后，即在顿河弯曲处与苏军展开战斗，力图直取斯大林格勒。
苏军被迫节节后退，顿河和顿巴斯的最富饶地区很快陷入了敌手，伏尔加和北高加索地区也受到了直接威胁。
为了阻止德军进入到伏尔加河流域，最高统帅部建立了新的斯大林格勒方面军，其中编有科尔帕克奇少将指挥的第62集团军、库兹涅佐夫中将指挥的第63集团军、崔可夫中将指挥的第64集团军以及由丹尼洛夫少将指挥的已撤销的西南方面军的第21集团军。在斯大林格勒方面军的编成内，达到了38个师。
由于在斯大林格勒附近遭到了苏军的顽强抵抗，德军被迫由高加索方向调来坦克第4集团军，用以从科捷利尼科夫斯基对苏军实施突击，并且增调了仆从国军队的部分兵力。
虽然作了充分的准备，但红军第62集团军的防御还是被德军装甲坦克和摩托化部队突破了，从而被迫退至卡缅斯基地域防守。为了阻止德军突破，苏军最高统帅部命令正在组建的坦克第1和第4集团军及两个步兵师立即投入战斗。他们虽没能阻止住德军的突破，但也在一定程度上阻滞了德军的前进。
战线拉长至700公里，使斯大林格勒方面军的指挥产生了困难，于是，最高统帅部决定将该方面军分为斯大林格勒和东南两个方面军。斯大林格勒方面军司令员由戈尔多夫中将继续担任，东南方面军司令员由叶廖缅科上将担任。
在斯大林格勒处于最困难的时候，最高统帅部命令在西方方向上实施局部进攻战役，以牵制敌人的预备队，使之不能投入斯大林格勒地域。
9月3日清晨，经过炮火准备后，苏军近卫第1集团军的部队转入进攻，但在斯大林格勒方向上总共才前进了几公里，并未给德军造成多大损失。德军航空兵不间断地突击，再加上坦克与步兵在炮火支援下由斯大林格勒地域所实施的反冲击，使苏军近卫第1集团军无法继续前进。
当天，斯大林致电朱可夫：“斯大林格勒的情况十分危急，你应要求位于斯大林格勒以北和西北的各部队司令员立即突击德军，不得有任何迟延，否则斯大林格勒可能在今天或明天被攻占。”
朱可夫报告说：“如果下令明天一早就开始进攻，部队将在几乎没有弹药的情况下战斗，并且各部队与炮兵、坦克和航空兵的协同动作无法组织好，而没有协同动作是什么也做不成的。”
“你是不是以为德军会等你准备好了再进攻？叶廖缅科报告，如果你们不立即由北面实施突击，只需要一次猛攻，德军就可以拿下斯大林格勒。”斯大林生气地说道。
“我不这么认为。我想还是应该按原定时间在5日发起进攻。不过，我现在就可以下令航空兵全力轰炸德军。”朱可夫继续坚持自己的判断。
“那好吧！倘若德军对市区发起总攻，你必须迅速向德军冲击。将德军的兵力由斯大林格勒引开是你的主要任务。”斯大林最后如是说道。
正如朱可夫预料的那样，9月5日早晨以前，斯大林格勒附近并没发生任何特殊事件。拂晓时分，“喀秋莎”齐射后，苏军发起了冲击。在近卫第1集团军司令员的指挥所里，朱可夫正在观察战况。从德军抗击苏军冲击部队的火力强度来看，苏军的炮火准备显然没有达到应有的效果，因此，苏军进攻部队不可能推进很远。
一两个小时后，苏军的前进在很多地段上被德军以火力阻止，并以步兵和坦克实施反冲击。航空侦察发现，德军大量的坦克、炮兵和摩托化步兵集群正由古姆拉克、奥尔洛夫卡、大罗索什卡地域向北移动。而德军航空兵也开始轰炸苏军。
经过一天的激战，苏军前进了不到五公里，而第24集团军差不多仍在出发的阵地上。
第二天，战斗更加激烈了。苏军航空兵整夜轰炸敌人。除前线航空兵外，戈洛瓦诺夫中将指挥的远程航空兵也参加了战斗。白天，苏军再次发起冲击，却又被击退了。
后来，德军由斯大林格勒方向调来新的部队，在许多制高点上设置了预伏坦克和强击火炮并可靠地组织了支撑点。在威力强大的炮兵火力下才能摧毁这些防御设施，但苏军只有很少数的这种炮兵。
在战斗进行到白炽化状态时，斯大林突然问朱可夫：“要消灭敌人，我们的力量够不够？”
“依靠斯大林格勒方面军现有的力量消灭敌人，显然是不够的。因此必须补调一个集团军，并在最短时间内对德军进行更强大的突击。”朱可夫回答说。
然而，最高统帅部却始终没有补调几个师过来。
巡视完各个集团军的部队后，朱可夫再次向斯大林报告说：“依靠斯大林格勒方面军现有的兵力，我们无法突破敌人的防御并与东南方面军的部队在市区会师。德军从斯大林格勒附近新调来的部队，使其防御的正面更加巩固。凭借现有的兵力和部署继续冲击是没有效果的，这只能使部队遭受重大的损失。必须补充部队和调整部署的时间，以实施较为集中的方面军突击，否则集团军突击是不能打败敌人的。”
对朱可夫来说，9月的13、14、15日这三天是异常艰苦的。德军不顾一切，步步逼近伏尔加河。斯大林格勒的保卫者们就要支持不住了。
就在这看来似乎是最后的时刻，罗季姆采夫的近卫第13师起到了至关重要的作用。渡过伏尔加河进入斯大林格勒后，近卫第13师立即就对德军实施了反冲击，这是出乎德军的预料的，因而很快扭转了苏军的劣势。
戈洛瓦诺夫和鲁坚科指挥的航空兵的突击，以及斯大林格勒方面军部队从北面对德军第8军各部队进行的冲击和炮击，成功地援助了斯大林格勒的保卫者。
保卫斯大林格勒的激烈交战，整整持续了三个多月。协约国都密切注视着顿河、伏尔加河和斯大林格勒地域的大会战。苏军的胜利增强了他们战胜德国的信心。
以保卫斯大林格勒的防御交战而结束的战争第一阶段，是学习与强大的德军进行武装斗争的一所大学校。通过这次防御交战，苏军最高统帅部、总参谋部、各部队的首长和司令部取得了组织与实施积极防御交战和反攻战役的良好经验，指挥人员和参谋人员获得了组织步兵、坦克、炮兵、航空兵协同作战的重大实践经验，其中朱可夫尤其获益匪浅。苏军的士气大为高涨，为转入反攻准备了有利的条件。
2．升任最高副统帅
朱可夫正在波戈列洛耶戈罗季谢地区指挥部队发动进攻的时候，接到了波斯克列贝舍夫打来的电话。波斯克列贝舍夫通知朱可夫说：“国防委员会昨日研究了我国南部的局势，为了让你在指挥部队方面更有效，决定任命你为最高副统帅。”
波斯克列贝舍夫此次来电的主要目的是通知朱可夫14时在指挥所等候斯大林的电话。波斯克列贝舍夫从不说费话，这次也不例外。他对朱可夫提出的各种问题只回答道：“我不清楚。斯大林会向你说明的。”尽管如此，朱可夫还是推测出了斯大林对斯大林格勒地区的战役十分担忧。
时间未到，斯大林就给朱可夫打来了电话。知道西方面军暂时没有受到大的威胁后，斯大林对朱可夫说：“你必须立刻到最高统帅部来，先让参谋长代理你的职务。另外，你考虑一下谁来接替你担任西方面军司令员比较合适。”
通话就这样匆匆结束了。一般情况下，斯大林只在电话中谈论最需要谈的问题。斯大林要求部属打电话时要注意安全问题，尤其在没有通话保密设备的部队作战地区打电话时更应该注意这一点。斯大林没有提到任命朱可夫为最高副统帅的事情。他显然是想当面宣布这件事，因为这样可以给朱可夫一个惊喜。