经过了斯大林格勒战役的锻炼，苏联人建立合围圈的能力和速度有了很大提高。在截断敌军后路的同时，红军第18独立步兵军和坦克第3集团军坦克第12军，又分别向卡尔片科沃实施相向突击，将截断的13个轴心国师进一步分割为北南两部分：

西北面，5个师（3个匈牙利师，2个德国师）被包围在奥斯特罗戈日斯克、阿列克谢耶夫卡、卡尔片科沃地域；南面，8个师（2个匈牙利师，3个德国师，3个意大利师）被包围在罗索什以北和东北地域。

1月18-19日，红军迅速建立了包围圈的对外正面：北面，第40集团军右翼兵团在距离被围德匈各师40-50公里处占领了阵地；南面，则由索科洛夫将军骑兵第7军负责。其所属第11骑兵师在坦克部队协同下，在1月19日晨占领了重要的铁路枢纽瓦卢伊基，并俘获了3000多德国和意大利军人。由于苏联游击队事先破坏了这一线的铁路路基，德国人储备在瓦卢伊基的大量物资，包括一些大型粮仓都落入了红军手中。而负责保障沃罗涅日方面军南翼的红军第6集团军也向西推进到艾达尔河。

截断、分割、对外巩固，一气呵成。苏联人这次铁钳攻势，可是说相当漂亮且迅速利落。被合围在2500平方公里狭小地区的13个轴心国师，从一开始就注定大势已去。这些师国籍混杂，包括德第24装甲军，“克拉默”军、意大利阿尔卑斯山军，匈牙利第4军主力，匈牙利第3、7军一部分兵力，根本无法统一指挥。在狂风暴雪中，没有预设防御阵地，并被分割包围的部队也无力长久支撑，很快就开始大批放下武器。截至1月19日，就有52000名轴心国军人沦为苏沃罗涅日方面军的俘虏。该方面军同期缴获了170辆坦克，1700门火炮，2800挺机枪，4000门迫击炮，6000支冲锋枪，55000支步枪，1500匹马，60万发炮弹和150座仓库。

不愿投降的轴心部队只能从1月18日开始硬着头皮向西突围，其中很多人被苏军炮火和空袭杀死在雪原。上任不久的德第24装甲军新军长艾布尔中将也在1月21日身亡。1月22日，匈牙利第2集团军指挥停止，残余部队编入“克拉默”军，由德国人指挥。1月25日，还在战斗的匈牙利军队只剩下12000人。最终，只有少量人员在1月31日从瓦卢伊基地域冲出包围圈。而没有跑出去的则大部沦为战俘，其中仅1月24日一天就有9000人被苏军俘获。1月27日，苏军基本肃清了包围圈。

1943年1月12日到27日，沃罗涅日方面军只用了短短15天，就夺取了22500平方公里土地和大量交通枢纽，击溃了轴心国15个师，另外重创6个师。俘虏德国及其盟军86000人，打死打伤了另外14万人。除了歼灭的德国部队较少外，苏联人在这次战役中获得的总战果并不比尚未结束的斯大林格勒围歼战逊色多少，而且过程要迅速且轻松的多。

2、顿河上游战役（下）：击溃B集团军群

受到巨大胜利的鼓舞，华西列夫斯基大将和戈利科夫上将决心回过头去收拾北面的老对头：扎尔穆特将军的德第2集团军。因为红军在包围南部匈军的同时，已在敌方防线上打开了一个宽达150-250公里，纵深100-140公里的大缺口，其右翼突击集团——红军第40集团军，一路向北突击，已经深深锲入德第2集团军南翼约100公里。而德第2集团军的北翼，早就处在红军第13集团军的威胁下。这样，扎尔穆特实际上已经被孤立在沃罗涅日突出部内。

有鉴于此，苏方决心不等被包围的敌军被全歼，就趁热打铁吃掉扎尔穆特。具体计划是：以布良斯克方面军第13集团军从北，沃罗涅日方面军第40集团军从南，冲向铁路枢纽卡斯托尔诺耶，合围并歼灭德军第２集团军，然后向哈尔科夫和库尔斯克进攻。斯大林在1月19日批准了上述计划。进攻发起时间预定为24日。

苏军除了在北南两翼，部署了第13集团军和第40集团军外，还在中段展开了沃罗涅日方面军第38、60集团军。这两个集团军将在两翼突击集团得手的同时，对被围德军实施分割。苏军一共投入了500多辆坦克，以及第15、2空军集团军的527架飞机。