经研究，最后把发起对德军反攻的日期定在12月5~6日。这时，希特勒的司令部还没有正式下令停止进攻，但实际上各个方向上的德军进攻已经基本停止。
恰在此际，沙波什尼科夫总参谋长病倒了。于是，斯大林要求华西列夫斯基立即出任代理总参谋长一职。
此后，华西列夫斯基与斯大林等大本营成员一起，具体制定、筹划并直接领导了这场莫斯科城下的反攻。这是苏德战争爆发以来，苏军所进行的第一次大规模的反击德军的行动。
对于这次反攻行动，苏军最高指挥中枢自信可以成功。这可以从下面一点得到证实和证明：12月15日，即在反攻开始后的第10天，苏共中央就作出了把原来迁出莫斯科的党、政、军机关迁回的决定。而原来迁出的总参谋部第二梯队，早在11月下旬就已迁回莫斯科，以便立即投入反攻的准备工作。
反攻计划编制完成后，身为代理总参谋长的华西列夫斯基在12月4日便亲自前往加里宁方面军司令部。在那里，他当面向该方面军总司令科涅夫传达大本营关于转入反攻的最后指示，并在那里作为大本营代表协调该方面军不折不扣地执行反攻命令。
何以需要如此这般呢？原来，在12月1日凌晨3时30分，他和斯大林两人曾亲自签署了一道命令，要求科涅夫的加里宁方面军不要在自己所辖的地域内另外组织任何局部反攻，而应把主力用在配合朱可夫的西方方面军的反突击进攻上面。
但随后科涅夫即打电话给华西列夫斯基，借口缺乏坦克和兵力不足，不想采取支援西方方面军的行动，仍想单独进行一次进攻加里宁的局部战役。
最后，在华西列夫斯基答应他增加兵力支援的情况下，科涅夫才勉强放弃了自己原来的主张。尽管如此，斯大林仍不放心，于是便派华西列夫斯基亲自来到这里。
经过莫斯科保卫战这场空前的激烈角逐，苏军很多高级指挥人员经受了锻炼，他们更多地掌握了现代化战争条件下一系列军事战略技巧与军事指挥艺术。华西列夫斯基在协助最高统帅部大本营筹划、指挥这次会战中，学到了许多实战军事技能，并在这次著名战役中成长为苏军高级将领。
对于他的卓有成效的工作和献身祖国的精神，苏联国防委员会和最高统帅部给予了高度的赞誉，同时也给了他以应有的实际地位和待遇。
4月中旬，华西列夫斯基作为大本营代表，被最高统帅部派往西北方面军工作去了。按当时1942年春季和夏初苏军作战计划的规定，在西北方向上还有一个所谓的局部战役。它要求西北方面军和加里宁方面军协同动作，将已经陷入苏军合围的法西斯杰缅斯克集团就地聚歼。华西列夫斯基此行的任务，就是协助该方面军首长做好这次战役的具体筹划和指挥。他在这里一直工作到5月8日。
正当他们准备实际实施这一聚歼行动时，忽然接到最高统帅部大本营的一道命令，要求华西列夫斯基尽快赶回莫斯科。原来，是总参谋长沙波什尼科夫心脏病突发不能照常工作，总参谋部的工作又须臾不可离人主持。于是，从5月11日起，华西列夫斯基便第2次受命代理总参谋长一职。
稍后，病愈并逐渐恢复健康的沙波什尼科夫向最高统帅部提出，由于自己年龄和健康的原因，最好辞去总参谋长之职，而去某所军事院校担任一些身体能够承受的较轻松的职务。
而且，他还正式提议总参谋长一职的继任人选，他认为华西列夫斯基是最合适的了。
因为，这位被推荐者不仅素质和能力方面无可挑剔，其忠诚、干练、机敏及沉着多思，都可以说是一流的人才。此外，在资历上也说得过去，华西列夫斯基于1942年4月26日始获上将军衔的。斯大林当即表示可以考虑他的建议和要求，只是关于华西列夫斯基继任问题，须得到苏共中央政治局和国防委员会的批准方可。
6月24日，经研究，苏共中央政治局和国防委员会决定：任命亚历山大·米哈伊洛维奇·华西列夫斯基上将为苏联红军总参谋部总参谋长。
在一定的意义上，对华西列夫斯基来说，此番出任苏军总参谋长很有点儿临危受命的味道。当然，这是从此间苏军战场所面临的诸种严重局势这个角度来说的。因为，在他上任还不到一周，苏军战场的各个方向就开始出现一系列重大失利，随之而来就是整个春季和夏季的形势逆转……
第一桩就是克里米亚战场上形势日益复杂和日趋恶化。
一波未平，一波又起。接踵而来的就是西南方向铁木辛哥元帅领导的所谓哈尔科夫附近进攻的惨重失败。
由此，还严重地累及勃良斯克方面军左翼的安全，以致整个西南战场的局势迅速恶化起来。
5月中旬，德军的突击力量仍在不断地增加，各种坦克集群和摩托化步兵师越来越多地蜂拥到苏军侧翼。估计，很快将严重威胁到第9和第57集团军的后方。
尤其糟糕的是，当时铁木辛哥不仅未认识到这种危险，反而仍然顾前不顾后地坚持他的向前进攻方针。当晚，华西列夫斯基打电话给他的老同事、第57集团军参谋长阿尼索夫，后者向他如实地报告了前线的真实危局。由此，华西列夫斯基断定，德军业已展开的这个进攻很可能就是其大规模春季进攻的前奏。显然，敌人是想先清除巴尔文科沃突出部，然后全歼苏军西南和南方两个方面军。这种分析如果成立，那么后果将不堪设想。
因此，他认为，只有立即停止铁木辛哥集团向哈尔科夫的进攻，并将原用来突击的部分兵力调转头，以解除对第9和第57两集团军的危险。因为在该地区根本没有任何预备队部署，也没有其他可供调用的苏军部队。
打定主意后，华西列夫斯基立即向最高统帅做了汇报，并如实谈出自己的这番打算。不料，斯大林却不愿意改变自己的主意。当他与铁木辛哥通话后，后者也没有表现出多么的不安，并且提出，只要再给他增派1个师的预备队，仍然坚持既定方向进攻便绝无问题。
所以，他放下电话对华西列夫斯基说：“铁木辛哥元帅正在采取的措施完全能够击退敌人对南方方面军的突进，所以西南方面军仍将继续进攻。”
5月18日，形势继续恶化，华西列夫斯基非常着急。他再次找到斯大林，建议必须立即停止哈尔科夫方向的进攻，将西南方面军的突击集团转向南面抗击敌人。这次斯大林走到电台旁，要求西南方向军事委员会对现时情况作出判断。铁木辛哥元帅再次作出了令人放心的保证。
晚上，斯大林又就这个问题与西南方面军军事委员赫鲁晓夫通话，后者也报告说，尽管克莱斯特集团的威胁在增大，但没有理由终止正在进行的进攻。这样，进攻便仍然继续。华西列夫斯基心急如焚，却一筹莫展：眼看一昼夜的时间又失掉了，怎么才能说服最高统帅呢？
情况一个小时比一个小时严重。到5月19日下午，敌军在巴尔文科沃突出部合围苏军的威胁已相当明显了。只是在这时，铁木辛哥才下令停止哈尔科夫战役，调转突击部队对付正在形成合围之势的克莱斯特集团。但是，为时已晚。
由于各部队在夜间才开始执行命令，极为宝贵的时间再次损失了。及至翌日拂晓及以后的几天中，德军的强大坦克突击集群已经重创苏军第9集团军，并将其赶过了顿涅茨河。随后，敌人迅猛突入第6和第57集团军及博布金将军集群的后方，很快就合围了这些部队。
到5月23日，第6、第57、第9集团军的部分部队、博布金所部完全陷入敌军重兵合围之中。
经过一个半月的苦斗，只有很少一部分突围出去了，绝大多数都无法冲出重围。在给德军以大量杀伤后，苏军大部战死，余者全都被俘。在战斗中壮烈牺牲的有方面军副司令员科斯坚科中将、第57集团军司令员波德拉斯中将、参谋长阿尼索夫少将、军事委员波品科大校、第5集团军司令员戈罗德扬尼斯基中将、军事委员弗拉索夫大校、集团军群司令博布金少将等一大批高级军官和士兵。
据有关史料提供的说法，此一役，苏军死伤及被俘者，总计达25万人之众，损失坦克600余辆，还有大量其他兵器。
总参谋部闻得这个消息，华西列夫斯基总参谋长不禁为之失声……在克里姆林宫，斯大林也懊悔莫及。
然而，苏军西南战线的危急并未到此结束。铁木辛哥元帅调转回师的突击集团也遭到德军的顽强阻击，在经受巨大损失后，不得不被迫退到奥斯科尔河地带固守。
6月28日，得势猖狂的德军的巨大进攻真正开始，这就是他们的夏季攻势。敌军从库斯克到罗斯托夫的广阔战场上，分两路猛烈突击，其中一路就是保卢斯指挥的最强大的第6集团军，其直指方向正是原西南方面军与勃良斯克方面军之间的薄弱结合部。该部德军依靠其强大的坦克集群，横冲直撞，直取前方。
这里，是数百里一望平川的草原，没有那些曾把它阻挡于莫斯科城前的大片森林，没有高山，没有丘陵，没有沟壑。坦克集群旋风般地向前驱驰，扬起了40里之内都清晰可见的蔽天尘埃。它们疯狂地驶过无数的城镇和乡村，所留下的仅是死神光临的痕迹。
到7月2日，勃良斯克方面军所在的沃罗涅日地域局势也日益严重恶化。敌军两天内即疾进80公里，而且推进的势头仍未见减。苏军这一方向上的所有预备队都使用上了，但仍止不住德军的强大攻势。为了阻止敌军占领沃罗涅日这一重要城市，最高统帅部决定，再增加两个诸兵种合成集团军交给勃良斯克方面军指挥，同时又把强大的坦克第5集团军也拨给该方面军，并派华西列夫斯基亲临前线，负责这里剧烈战斗的协调和指挥。不久，由于南方方向也出现了麻烦，华西列夫斯基又被紧急召回大本营。
就这样，在这段极为紧张艰难的日子里，华西列夫斯基作为新上任的总参谋长和大本营代表，总是在最高统帅部和前方战场之间被扯来扯去，疲于奔命。
在这危急时刻，华西列夫斯基作为大本营代表于7月23日到达前线。他是受最高统帅部的命令前去与斯大林格勒方面军首长共同应付这一难题的。前此不久，最高统帅部已经把大本营预备队方面军中几乎所有部队都编入了该方面军。除了尚未准备就绪的坦克第1集团军和第4集团军外，大本营在这一地区已没有任何可供使用的预备队了。经与斯大林格勒方面军司令戈尔多夫中将商量，华西列夫斯基认为，现在唯一的办法就是使用这两支正在组建中的坦克集团军。
但是，经过联系才得知，坦克第4集团军至少需要两昼夜的时间才能赶到。
当时，前线形势根本不允许坐等这么久。在这种情况下，华西列夫斯基当机立断，决定只派坦克第1集团军单独对敌人实施反突击。
华西列夫斯基想，对现在来说，时间是最宝贵的。如果延误或错过这段时间，敌军就可能渡过顿河，并在河的右岸建立起可以固守的阵地。到那时，再想把敌人赶回来，恐怕不是不可能也是非常困难的了。
结果证明，华西列夫斯基的决断是正确的。当7月25日苏坦克第1集团军发起反突击后，敌军的阵地果然被冲乱了。他们万万也没有想到，在这时苏军还有预备队可以使用，而且又是如此迅速地突到了自己的后方。于是，敌军被迫转入防御态势。不久，奉命开到这里的苏坦克第4集团军也从另一个方向加入了对德军的突击，这更使保卢斯大惑不解：怎么又出现了新的苏军坦克集群；元首和统帅部提供的情报不是说这个方向上敌人再也没有预备队可以使用了吗？无奈之下，德军只好暂时退却，退出了他们要锐意进取的斯大林格勒方向。
华西列夫斯基急中生智安排的这次反突击行动，虽然未能一举消灭敌军，但它却打破了保卢斯集团企图围歼第62集团军的计划。
更重要的是，它打乱了敌军的行动计划，使其失去了迅速进攻的能力和机会。其一鼓作气夺取顿河渡口、并前出到斯大林格勒附近地区的既定计划落空了。这样，希特勒原以为完全可能的令该集团军在急速奔进中一举攻下斯大林格勒的最终战略追求，也随之化作了永远不能实现的泡影。
到8月上旬，希特勒决定同时从南北两个方向发起新的一轮攻势。其计划为：由第6集团军从西北面自上布齐诺夫卡发动进攻；由坦克第4集团军从南面自阿勃加涅罗沃地区发动进攻。
双方进攻务求向心态势，以便一举攻占斯大林格勒。
苏军最高统帅部大本营和总参谋部是从一位前线侦察员的报告中获知敌军新的大规模进攻端倪的。据该侦察员提供的情报，原先在巴甫洛夫斯克至韦申斯卡亚地段担任防御任务的敌第6集团军，已被意大利第8集团军替换下来，集中到斯大林格勒方向去了。
经过分析，总参谋部认为，德军的这种调防肯定不是正常的举动，这说明第6集团军另有新的更重要的任务。什么任务呢？再明显不过了，它只能是被用来对斯大林格勒进行突击进攻。因为，该集团军是这个方向上德军最强大的部队。
8月5日，为了对付敌军随时都可能发动的新的大规模进攻，最高统帅部大本营决定把斯大林格勒方面军一分为二，即改组为两个方面军--东南方面军和斯大林格勒方面军。
所以作出这样的安排，在当时也还有另外的实际考虑。这就是，随着8月上半月连续未断的激战，原斯大林格勒方面军的战线已经延伸至800公里之长，这使该方面军首长越来越不适应指挥和组织这么多军队的战斗行动。因为，当时这些军队不得不在两个互相分离的方向上作战。
当然，也有原方面军首长不称职的问题，这个问题在以后也是存在的。基此，在未做人事调整前，8月13日，大本营又决定：将斯大林格勒方面军拨归东南方面军节制；两方面军的最终指挥权，由派往这里的大本营代表华西列夫斯基负责协调和领导。
8月19日，德军第6集团军和坦克第4集团军按预定计划开始了对斯大林格勒的第一次直接进攻。保卢斯和霍特这两个法西斯恶魔，简直是倾其所有地把强大的快速集群从南北两个方向推向斯大林格勒城郊。
先是保卢斯集团从卡拉奇方向突破了苏军的防御，并在23日把部队前出到了斯大林格勒以北的伏尔加河一线。随后霍特集团也从城南楔入苏军防线，并使其所部前锋前出到了京古塔车站。至此，斯大林格勒的形势开始呈现危局。
此间，作为大本营代表的华西列夫斯基一直在东南方面军司令部。当随后德军飞机对斯大林格勒肆无忌惮地实施空中轰炸时，他曾目睹了这座英雄的城市变成废墟的全过程。