这时，在合围对内正面，苏军的包围态势是，敌人已龟缩在一个周长170公里的椭圆形圈内。第66集团军在北面，与崔可夫的部队相隔5公里。24集团军在西北面，和第66集团军衔接。西面挨着24集团军的，是第65集团军，21集团军部署在65集团军的南侧。这样，整个西郊地段有21和65两个集团军。57集团军在南部地段靠西的位置，64集团军在靠东位置；二者形成了南部的正面包围。东部是伏尔加河。在东部，崔可夫中将的第62集团军仍在顽强地抗击敌人。敌人的强大枢纽部在其西南方向。这里，卡尔波央卡、马里诺夫卡、德米特里耶夫是它强大的枢纽部。保卢斯多次在这里窥探苏军实力，企图接应曼施坦因。归苏联顿河方面军指挥的，还有航空兵第16集团军。
在此之前，在11月底，被围的德军有33万人。在经过差不多一个月的战斗之后，苏军严密包围，不断地压缩包围圈，这使德军兵力损耗极大。到12月底，保卢斯集团剩下了25万人。但它仍是一个强大的集团。它的建制是健全的。
华西列夫斯基11月30日为执行最高统帅部的命令，曾下达任务，让顿河方面军司令员罗科索夫斯基中将组织3个集团军从西南方向实施主要突击；让叶廖缅科上将的斯大林格勒方面军从东面和南面进行突击。目的是让这两个方面军能分割保卢斯集团，然后歼灭。然而突击未能成功。
现在，重新发起”指环“战役，沃罗诺夫和罗科索夫斯基首先要考虑的是，从哪里实施主要突击才更合理，才能达到分割敌军的目的。
德军在它的防御圈内，建立了坚固的纵深防御。苏军原来的一些防御工事也被德军进行了改造。这里易守难攻。在这个丘陵地带，有许许多多的小山谷，有的小山谷两边是断崖峭壁；居民点也星罗棋布。
德国军队从8月份起，就从北面进攻伏尔加河，那时开始就在制高点上不断构筑工事。从北面实行突破显然不合适。南面也只能进行辅助突击。要分割包围圈，应从西面沿维尔佳奇—大罗索什卡—古姆拉克—戈罗季谢一线，让第65和第21集团军的相邻翼侧进行突击。沃罗诺夫和罗科索夫斯基中将的这种计划和集团军司令部指挥人员的看法是一致的。
12月27日，计划草案拟制完毕，当天空运到莫斯科。12月28日，斯大林和朱可夫两人共同向沃罗诺夫将军发出通报，通知计划已被批准，并做了许多重要修改。
通报指出：
“你提出的‘指环’计划的主要缺点是，主要突击和辅助突击向不同的方向实施，商且互不连接，这就使战役的胜利一大有疑问了。
最高统帅部大本营认为，在战役的第一阶段，你们的主要任务应当是在克拉夫佐夫、巴布尔基诺、马里诺夫卡、卡尔波夫卡地域切断并歼灭被围敌军的西部集团，以便我军由德米特里耶夫卡、第一国营农场、巴布尔基诺地域发起的主要突击转而向南直指卡尔波夫斯卡亚车站地域。第57集团军应由克拉夫佐夫、斯克利亚罗夫地域实施与主要突击相向的辅助突击，并在卡尔波夫斯卡亚车站地域与主要突击会合。
与此同时，应组织第66集团军经奥尔洛夫卡向‘红十月’村方向实施突击；第62集团军则实施与该突击相向的突击，拦腰切断工厂区的敌人和敌主要集团的联系。
大本营命令根据上述内容修改计划。大本营批准你提出的战役发起时间。战役第一阶段应于发起后五六天结束。战役第二阶段计划应于1月9日前通过总参谋部送呈，计划应考虑到第一阶段的初步战果。
在新年联欢会上，有人提出，保卢斯龟缩的狭小地带只能被看成一个大俘虏营，何不发出一个最后通牒，促其投降昵？罗科索夫斯基想：“德国人野蛮地进行战争，不遵守任何规章。他们能接受吗？古老的骑士惯例，在城市和要塞被围时要建议敌人投降，有时还提供非常体面的条件。”罗科索夫斯基和沃罗诺夫商量了一下，觉得可以这样办，于是1月2日向大本营呈送报告，请准许在4日或5日发出最后通牒。
1月3日，沃罗诺夫、罗科索夫斯基中将和马利宁（这时提为中将）三人研究进攻的准备工作时，发现了问题。后勤跟不上，许多物资运不上来。
大本营批准的进攻时间是1月6日。这个时间本来是沃罗诺夫他们几个人提出的，现在看来不得不推迟。沃罗诺夫上将犹豫不决，是否要请求延期。
罗科索夫斯基中将坚持：“不管高兴不高兴，我们没有准备好在预定时间发起进攻。
“我们还需要六七天。只好请求大本营延期。”
“不行，这是不可能的，最高统帅是不会准许的。”
“哪怕三四天也好！”
“让咱们试试吧！”沃罗诺夫马上给莫斯科打电话。
斯大林听完沃罗诺夫汇报，什么话也没有回答，只说了句“再见”就放下了话筒。
沃罗诺夫赶快写了一份报告。报告提到，由于加强部队、运送补充人员的火车和弹药运输车队到达卸载地点的时间将迟四五天，在批准的时间内不可能开始实施“指环”战役。沃罗诺夫特别强调：正确计算的运行计划被打乱，“罗科索夫斯基同志请求改变日期加4。所有计算业经我亲自检查过。”
斯大林接到报告，立刻叫沃罗诺夫上将接电话。
斯大林显得很激动：“你在那里一直坐等到德国人把你和罗科索夫斯基都俘虏去吧！你也不想想，什么可以做，什么不可以做！我们需要赶快结束，而你却故意拖延！”
斯大林要沃罗诺夫解释，报告中“加4”是什么意思。
沃罗诺夫说，需要再有4天准备，进攻时间请从6日推迟到10日。
“就这样确定吧！”斯大林紧接着回答。
斯大林发了脾气。罗科索夫斯基能够理解。大本营的态度是坚定不移的。在苏德战场左翼，形势非常有利。高加索的德国人后退了，西南方面军也在顿巴斯东部开始了进攻。早一天消灭保卢斯，顿河方面军的7个集团军就可以抽出身来。那时，斯大林可以把它调去切断敌人高加索集团的退路，并进而肃清左岸乌克兰的敌人。
关于提出最后通牒的想法得到大本营支持。斯大林很欣赏这个想法。最后通牒起草后，大本营还对它做了一些改动。
“指环战役”的最终方案确定先从西向东实施突击，分割被围集团，消灭西南支撑点枢纽部，然后继续分割被围集团，逐个消灭。1月4日，修改后的计划被批准。
在战役开始前，第62集团军的兵员和装备得到补充，该军拥有8个步兵师，最高统帅部预备队27个炮兵团，2个火箭炮团、5个高射炮团、3个独立炮兵营、6个坦克团、1个坦克旅。
为等待最高统帅部加强兵器运来，大本营批准将战役开始时间推迟到1943年1月10日。
一名西德作家对1月10日前这里双方的力量作了对比。苏军21．2万人，德军25万人；苏军火炮6860门，德军4130门；苏军坦克257辆，德军300辆；苏军战斗机300架，德军100架。飞机、大炮和迫击炮的优势在苏军一方。人员和坦克方面德军仅占有数量上的优势。
和11月份以来历次战役的情况一样，苏军努力造成在主要突击方向上的绝对优势。65集团军的地带上，苏军有6．2万人，德军有3．1万人；大炮和迫击炮是：苏军2428门，德军638门；坦克，苏军127辆，德军102辆。
苏联军队有重视炮兵的传统。这一次，为使炮兵大显神威，苏军把加强炮兵部队转属步兵师，以支缓步兵进攻。在担负主要任务的集团军进攻地带内，组建了远战炮兵群和破坏炮兵群。
苏联官兵们继续受到各种各样的精神激励。这时，苏联最高苏维埃主席团发布了关于改变前线授勋办法的命令。命令授权各独立部队的指挥员和独立师师长、集团军和方面军军事委员会可以颁发勋章和奖章。苏联最高苏维埃主席团1942年12月22日发布了关于设置“保卫斯大林格勒”奖章的命令，更使得斯大林格勒前线将士人人欢呼雀跃。战士们立了战功，便立刻受到嘉奖，勋章奖章就会立刻挂在胸前。哪个战士不想建功立业，哪个战士不想获得荣誉，而且是荣誉越高越好。
战役进攻准备已经完成。很清楚，这是一次大规模的、摧毁力前所未有的进攻。被围敌军的任何反抗都只会使数万德军官兵把命白白送掉。大本营代表沃罗诺夫和方面军司令员罗科索夫斯基中将觉得有必要敦促保卢斯，让他放明智些。
1月6日，决定向保卢斯发出最后通牒，令其无条件投降。起草的任务交给顿河方面军军事委员捷列金少将。卫国战争开始以来，苏联方面还没有写过这种东西，没有文件可参考。捷列金只是回想起，1920年时曾有过先例。当天深夜，沃罗诺夫上将，罗科索夫斯基中将和捷列金讨论了捷列金的草稿，觉得不十分满意。沃罗诺夫拿去稿子和大本营磋商。1月7日，沃罗诺夫修改完毕，征得了斯大林同意。1月8日，发出最后通牒。
通牒内容如下：
“围困在斯大林格勒城下的德军第6集团军司令保卢斯上将并副司令官：德军第6集团军、坦克第4集团军各兵团及其配属的加强部队从1942年11月23日起已陷入完全包围之中。
红军部队已把德军这股力量围得水泄不通。依靠德军从南和西南面实施进攻来挽救你们军队的一切努力都是徒劳的。急于援助你们的德军被红军击溃了，其残部正向罗斯托夫撤退。给你们运送少量食品、弹约和油料的德军运输航空兵，被红军胜利的快速推进逼得经常转场或从远处‘飞往’包围圈。况且，德军运输航空兵被苏联航空兵打得伤亡惨重，飞机和机组成员都受到重大损失，他们对被围部队的援助是无法实现的。
你们的被围部队的形势是十分艰难的。他们忍受着饥饿、疾病和寒冷的折磨。俄罗斯的严冬已经降临，冰冷的天气、刺骨的寒风和暴风雪就要来临。可你们的士兵还没有冬服，且又置身于有害健康的环境中。
作为司令员，您以及被围部队的军官们非常清楚，你们要突围已经不可能了。你们的处境也是不可救药的，继续抵抗是毫无意义的。
鉴于你们处在进退维谷的境地，为避免不必要的伤亡，希望你们接受下列投降条件：
1．以您和您的司令部为首的所有被围德军要停止抵抗。
2．您要有组织地将全体部队、武器、所有技术兵器和军用物资完好无损地交给我们。
我们保障所有放弃抵抗的军官、军士和士兵们的生命安全，战后，可返回德国或按战俘本人愿望选择去向。
保留受降部队全体人员的军服、符号、勋章、个人物品和贵重物品，保留高级军官的冷兵器。
全体投降军官、军士和士兵将很快得到正常饭食。所有伤病员和冻伤者将得到治疗。
请您派一名代表，于1943年1月9日莫斯科时间15时，乘坐挂有白旗的轿车，沿康内会让站一科特卢班站公路将书面形式的答复送来。
1943年1月9日15时，你们的代表将在564会让站东南0．5公里的B区受到俄罗斯军官代表们的迎候。”
红军战士不会忘记，就在不久前，顿河方面军在向斯大林格勒地域德军发起反攻后，解放了一个名叫维尔加契的村子。这个村子里有一个德军建立的俘虏集中营。集中营的草棚里摆着一具具苏联官兵的尸体。许多人被剖了腹，挖了眼睛，割掉了耳朵鼻子。一个幸存下来的小男孩，名叫莫罗兹金，才16岁，由于惨遭严刑拷打，已被折磨得满头白发，身体虚弱不堪。对于德国法西斯来说，什么国际公约，它才不管呢。如今，苏联红军对杀人成性、惨无人道的法西斯匪徒，真算是做到了仁至义尽。发出了这么一个充满人道主义精神的最后通牒。
如何把最后通牒通知保卢斯和全体被围德军官兵，这是一个新问题。
沃罗诺夫上将、罗科索夫斯基中将想了三种办法。
第一，派遣军使，亲自送交保卢斯本人。
第二，在已被测出的被围敌军电台的所有波段，苏联电台用德语广播。
第三，打开前沿阵地的扩音器，昼夜进行广播。
扩音器响起了播音员浑厚、宏亮的声音。在一些地方，德军开始打炮。他们企图用炮声把苏军的广播压下去。但也有许多地方，德军并未进行干扰。他们蹲在战壕里。他们明白，抵抗已无意义。他们等待着他们的上司下达放下武器的命令。
苏军强大的无线电波，也把通牒全文传向辽阔的天空。
挑选军使非常严格。军使既要勇敢，又要有很高的文化修养，要有随机应变的能力。侦察队军官斯梅斯洛夫少校被推荐为军使，政治部主任佳特连科大尉被推荐为翻译。出发前，他们特意刮了胡子，换上合体的军服。他们要在德国人面前显出威武和精神。
捷列金问他们：“现在敌人只要一见军帽和钢盔，就马上开枪。你们怎么办？”
“军人的天职要求我们无条件地执行命令，完成任务。我们准备经受任何考验。牺牲生命在所不辞。完成这一任务是我们的光荣。”
1月7日晚和1月8日晨，苏军前线无线电台多次向保卢斯指挥所发出通报，将派遣军使。
1月8日清晨，他们出发了。斯梅斯洛夫拿着盖有火漆封印的信。佳特连科举着表示军使的小白旗。他们要穿过第24集团军的地段。该集团军司令员加拉宁接到命令，必要时用火力掩护他们撤回。
加拉宁在前沿亲自观察动静。军使和号手进入前沿掩体；接着，号手吹响了表示军使出动的军号声。可是，军使走出掩体刚走出100米，对方的步枪和机枪就开了火。军使卧倒后，继续挥动白旗，但敌人的射击反而更加疯狂。
司令员罗科索夫斯基中将下令，火力掩护军使撤退。不顾国际惯例向军使开火，这究竟是怎么回事？罗科索夫斯基决定请示最高统帅部。
大本营答复。何不换一个地方再试一试，比如合围圈南部正面。
无线电广播，扩音器向敌军发出事先预告。同样内容的传单也由飞机撤到了德军阵地上。
1月9日早晨，两名德国军官和一名二级下士站在中立地带迎接苏联军使。他们要求只接收信件，让军使返回。斯梅斯洛夫则坚持，信是写给保卢斯的，非面见保卢斯不可，这是方面军司令员的命令。德国军官只好让步，并提出让佳特连科返回，斯梅斯洛夫还必须蒙上限睛，斯梅斯洛夫早准备了白布，因为这是惯例。他先是步行，后又坐上汽车。在一个地下室里，他被解开蒙布。面前站着一名德国将军。他声称，今后再也不放一个军使过来。信将由他转交保卢斯。其言外之意是，关于最后通牒的交往到此为止。斯梅斯洛夫见事已至此，于是交出信件后返回。当然又一次被蒙上了眼睛。
斯梅斯洛夫单枪匹马、独闯虎穴，受到人们的普遍尊敬。罗科索夫斯基中将亲自把一枚红旗勋章别在斯梅斯洛夫胸前。佳特连科也得到一枚勋章。