Положение стремительно обострялось, и Александр Михайлович проводил гораздо больше времени в войсках, помогая командованию Брянского и Юго-Западного фронтов, нежели в стенах здания Генерального штаба. С июля внимание его было приковано к Сталинграду, и 23 августа, в день массированного воздушного наступления противника на город, он был там, под вражескими бомбами.
Генерал-полковник Василевский координировал действия войск, помогал командованию фронта создать оборону, организовывал контрудары и прием пополнений вплоть до прибытия Г. К. Жукова, на которого было возложено общее руководство всеми обороняющими подступы к Волге оперативно-стратегическими объединениями.
Особенно тяжелое положение сложилось к середине сентября. Фашистское командование начало решающий штурм, судьба города, казалось, висела на волоске, а спешно собранные пополнения, с потерями переправленные через Волгу, быстро таяли в жарком пламени сражения. Но именно тогда в Ставке Верховного главнокомандования состоялась беседа, во время которой определились и судьба битвы на Волге, и дальнейший ход войны в целом. В ней принимали участие всего лишь три человека: сам Верховный главнокомандующий, его заместитель Г. К. Жуков и начальник Генерального штаба А. М. Василевский.
Нанести мощные удары из районов севернее и южнее Сталинграда, чтобы окружить и уничтожить втянутую в бои за город группировку противника! Замысел был прост, строг и красив.
Успех операции во многом зависел от скрытности ее подготовки, и Сталин лично определял, кого и в какой степени привлекать к планированию. Поэтому изрядную часть кропотливой работы Александру Михайловичу приходилось делать в закрытом кабинете самому; карта, цветные карандаши, циркуль и курвиметр — вот, пожалуй, и все, чем пользовался военачальник, определяя порядок и последовательность разгрома противника в решающей битве войны. А ведь он параллельно руководил и повседневной деятельностью Генерального штаба, и выезжал в район Сталинграда для участия в подготовке ударных группировок.
3 и 10 ноября заместитель Верховного главнокомандующего Г. К. Жуков и начальник Генерального штаба А. М. Василевский провели совещания с управлениями Юго-Западного и Донского фронтов, проверили точность понимания поставленных задач и способов их решения, организацию взаимодействия с артиллерией, танками и авиацией. После этого генерал армии Жуков получил распоряжение подготовить отвлекающую операцию Калининского и Брянского фронтов, а генерал- полковник Василевский — координировать усилия всех трех оперативно-стратегических объединений сталинградского направления в ходе проведения контрнаступления.
До начала операции оставалось всего два дня, как вдруг последовал внезапный вызов в Москву. О причинах можно было только гадать, но, судя по всему, ожидавший его в Ставке «сюрприз» вряд ли мог быть приятным. Так и случилось.
— Ознакомьтесь, товарищ Василевский, — сказал Верховный, когда он вошел в знакомый кабинет, где члены Государственного комитета обороны в это время обсуждали хозяйственные вопросы.
Трудно сказать, что испытывал Александр Михайлович, читая письмо, подписанное командиром 4-го механизированного корпуса В. Т. Вольским; мол, запланированное наступление, безусловно, обречено на неудачу, и он, как честный член партии, просит отложить операцию или отказаться от нее совсем!
— На мой взгляд, никаких оснований для отмены подготовленной операции не существует, — сказал Василевский.
Утром следующего дня начальник Генерального штаба уже был в Серафимовичах, в штабе Юго-Западного фронта, который играл ведущую роль в первые дни операции, а затем направился в 5-ю танковую армию, наносившую главный удар.
Наступление началось в соответствии с планом, но густой снегопад резко снизил эффективность артиллерийского огня, не позволял использовать штурмовую авиацию. Лишь к 12 часам передовые дивизии смогли преодолеть первую позицию и продвинуться на 2-3 километра. Другие соединения, встретив ожесточенное сопротивление и постоянно подвергаясь контратакам, шли вперед крайне медленно.
Выход был один — ввести в сражение два танковых корпуса, 1-й и 26-й, предназначенные для развития успеха. Новая задача была поставлена соединениям быстро и четко. Их удар взломал оборону противника, и темпы наступления резко возросли.
К исходу дня танкисты продвинулись в глубину до 20 километров, разгромив попавшие под удар румынские части. Наибольший успех выпал на долю 4-й танковой армии под командованием генерала Кравченко: глубина ее продвижения достигла 35 километров.
На следующий день, 20 ноября, в наступление перешел и Сталинградский фронт. Условия погоды были еще более тяжелыми, но благодаря опыту предыдущего дня войска продвинулись на два десятка километров и здесь.
Вечером, докладывая Верховному главнокомандующему о ходе операции, Василевский счел нужным сообщить и об отличных действиях 4-го механизированного корпуса под командованием В. Т. Вольского...
23 ноября в районе Калача встретились воины Сталинградского и Юго-Западного фронтов. Кольцо вокруг вражеской группировки замкнулось! Генерал Василевский немедленно принял меры по созданию внешнего фронта окружения, а затем, по просьбе Сталина, полностью переключился на координацию действий сил, предназначенных для уничтожения окруженного противника.
Задача была не из легких — гитлеровцы отчаянно сопротивлялись. Позже выяснилось, что в окружение попало 330 тысяч солдат и офицеров противника, то есть в три раза больше, нежели первоначально предполагала разведка.
Кроме того, на первых порах окруженная группировка располагала достаточным количеством тяжелого вооружения и боеприпасов, а свежая память о недавних победах и обещанная фюрером помощь побуждали к стойкому и упорному сопротивлению. Было у противника и пять исправных аэродромов, используя которые рейхсмаршал Геринг пытался организовать снабжение окруженцев по воздуху, привлекая для этого даже бомбардировщики.
Но все же советскому командованию и Генеральному штабу в первую очередь удалось полностью отыграться за дезинформационную операцию «Кремль». Даже в начале ноября разведка противника все еще докладывала командованию, что решающую операцию Красная армия готовит на смоленском направлении, а на Волге будет преследовать лишь ограниченную цель, что для развертывания широкого наступления у нее, обескровленной в летних сражениях, просто нет достаточных сил. Только 12 ноября противник смог обнаружить признаки грядущего натиска, но не сумел определить ни его масштаб, ни время, ни направления ударов.