Zapaść radzieckich linii obronnych na południu pozwoliła Niemcom zająć zachodnią część Woroneża 6 lipca, a 26 lipca dotrzeć do rzeki Don w pobliżu Stalingradu. Podejście Grupy Armii B do Stalingradu zwolniło na przełomie lipca i sierpnia z powodu ciągłych kontrataków ze strony rzuconych do walki rezerw Armii Czerwonej i przeciążonych niemieckich linii zaopatrzeniowych. Niemcy pokonali jednak Sowietów w bitwie pod Kałaczem, a ofensywa dotarła do Stalingradu pod koniec sierpnia. Ciągłe naloty Luftwaffe, ostrzał artyleryjski i walki uliczne całkowicie zniszczyły miasto i spowodowały ciężkie straty po obu stronach. Po trzech miesiącach bitwy Niemcy kontrolowali 90% powierzchni Stalingradu w dniu 19 listopada.
Na południu Grupa Armii A zdobyła Rostów nad Donem 23 lipca i ruszyła na południe od Donu w stronę Kaukazu, zdobywając zniszczone pola naftowe w Majkopie 9 sierpnia i Eliście w pobliżu wybrzeża Morza Kaspijskiego 13 sierpnia. Silny radziecki opór, polskie operacje sabotażowe w okupowanej Polsce oraz duże odległości od źródeł zaopatrzenia ograniczyły ofensywę sił Osi tylko do lokalnych postępów i uniemożliwiły Niemcom realizację strategicznego celu zdobycia głównego pola naftowego Kaukazu w Baku.