苏德战争进入第一个秋季的时候，当时法西斯希特勒军队并未丧失其优势地位，虽然自入侵苏联以来他们已经损失兵员达53万之多，但他们仍在气势汹汹地猛烈向东推进。法西斯军队仍然掌握战争的主动权，掌握制空权，在战场总兵力和兵器方面也仍有相当大的优势。在西北地区，苏军未能制止住德国军队向列宁格勒的挺进，随后这座城便遭到了敌人的围困；在西南战场，由于基辅陷落，致使哈尔科夫工业区和顿巴斯受到严重威胁。在克里米亚，苏军受到了敌人的分割包围，他们独自承受着法西斯军队的打击。
那时，苏军最高统帅部大本营和总参谋部所最为关切的仍是西部战场，即中央方向的战局变化。总参谋部认为，虽然秋季以来这里的形势比较稳定，但这并不全是因为法西斯军队曾在这里遇到了顽强的抵抗和打击。显然，敌军由进攻转入防御只是暂时的，他们正在这个方向上组织新的突击集团，以便在认为适当的时候从这里发动对莫斯科的第二次攻势。因为，法西斯希特勒一直坚持认为，只要苏联首都还是苏方战争的鼓舞中心和组织中心，那么就休想取得对苏战争的最终胜利。所以，他们一定不会放过在这里通过殊死决战来决定战争命运的机会。
事实证明，苏军总参谋部的这种判断是正确的。
1941年6月22日上午，德国外长里宾特洛甫（桌旁站立者）召开记者招待会，宣布德军几小时前已进攻苏联。9月底，希特勒德国军队基本上完成了夺取苏联首都莫斯科的战略部署。希特勒在“中央”集团军群司令部的会议上说，在这次战役中必须对莫斯科实行合围。进攻方法仍像战争初期那样，同时从3个方向给拼死防御的苏军以决定性打击。他把该战役命名为“台风行动”，规定的突击日期为10月2日。
当时，德军“中央”集团军群已集中了77个师的部队，总人数在100万以上，拥有1700辆坦克和强击炮，1400门火炮和迫击炮，950架作战飞机。而与之对抗的苏军西方方面军、大本营预备队方面军和勃良斯克方面军，仅拥有约80万兵力，6808门火炮和迫击炮，782辆坦克和545架飞机。更为严峻的是，当时大本营已经不再掌握有已经编成的任何战略预备队了。
9月30日，德军“中央”集团军群装甲部队首先派出的一支先遣部队出发了。10月2日，霍特的装甲兵团和古德里安的装甲兵团同时在两个方向发起突击，从而揭开了维亚兹马和勃良斯克双重战役的序幕。先是奥廖尔被攻占，接着维亚兹马和勃良斯克也相继陷落。在西南方向，距莫斯科不到100俄里的卡卢加被攻占，在西北，距莫斯科93俄里的加里宁城也被攻占。
莫斯科处于危急中。
10月5日，国防委员会作出保卫莫斯科的决定。决定号召全体莫斯科市民，必须不惜一切代价，协助苏军保卫自己可爱的城市和祖国的首都。当天，华西列夫斯基作为大本营代表与国防委员会委员伏罗希洛夫、莫洛托夫及马林科夫到了西部前线。他的具体任务是把冲出敌人重围和从西部撤下来的部队火速派往扎伊斯克防线并在那里组织防御。下午3时，华西列夫斯基到达西方方面军司令部。在那里，经过与该方面军首长一道努力，用了5天时间，终于从尔热夫、谢切夫卡及维亚兹马撤下来的部队中抽调了5个步兵师的兵力，并派他们开赴到扎伊斯克一线。
10月9日，当华西列夫斯基在西方方面军司令部向斯大林做例行工作汇报时，斯大林决定把朱可夫从列宁格勒方面军调来，继续担任西方方面军总司令，并准备把大本营预备队方面军合并到该方面军以加强力量，华西列夫斯基表示完全同意这种安排。次日上午回到莫斯科后，大本营就作出了这项正式决定，最后的命令文稿即是华西列夫斯基亲自起草的。
10月14日，法西斯德国军队又开始进攻。莫斯科的各个主要方向都在进行激战。各方向的战线都越来越逼近莫斯科市区，首都的危险大大地增加了。为此，国防委员会决定，一些政府机关、外交使团、大型国防工厂以及苏联首都的科学文化机构都必须撤出莫斯科市，只允许国防委员会、最高统帅大本营及对国家和武装部队实施有效领导所必不可少的党政军机关留在这里。
16日，最高统帅部决定，为了做到在任何情况下都能可靠地指挥部队，必须把总参谋部分成两个梯队：其第一梯队总计10人，由副总参谋长华西列夫斯基领导，留下负责前线军队的指挥；第二梯队是大部分，则由总参谋长沙波什尼科夫带领迁往新地点，并在次日早晨乘坐两个列车向莫斯科郊外转移。但有一条，这撤出去的总参谋部第二梯队，仍必须与大本营继续保持牢固可靠的经常联系。
由华西列夫斯基领导的总参谋部第一梯队，当时人们都习惯地把它称为作战参谋小组。它的任务就是直接为大本营服务。它的具体职责大致有如下数条：
1.全面了解和正确估计前线的形势；
2.经常地、准确地、但又不过于烦琐地向大本营提供前方形势的情报；
3.如前方形势发生变化，要及时而正确地拟定出自己的建议向最高统帅部报告；
4.根据大本营作出的战役战略决定，迅速准确地拟定具体方案和训令；
5.对大本营一切决定的贯彻情况进行严格的、经常不断的监督，对部队的战备情况和战斗力、预备队的编组和训练情况、部队作战物质的保障情况实行监督。
秋雨是严寒和冰雪的前奏。身穿夏装的德军士兵要在苏俄的首都过一个舒服的寒冬了。德制坦克走不多远就要陷入泥潭之内，简直无法前进。后面的炮车和运输车辆也全都陷在田野里更深的泥潭中，丝毫动弹不得，连弹药和粮袜都送不上来。德国指挥官无可奈何，只得下令全线停止前进以待大地封冻。
这时，苏军那体积庞大的远远出乎德国士兵意料的宽履带坦克群，像一群发了疯的巨形怪兽，猛烈地向德军停止进击的前线紧逼过来。
德军的猛烈进攻被雨季的泥泞和苏军的重型坦克暂时止住了，其突击集团先锋部队的前出部分遭到了很大的损失。即使某些地段的德军仍在顽强地、一步一步地向前推进，但进攻的速度显然大大减弱。在南面主攻的古德里安部队，也在距图拉还有3俄里的地方停顿下来。原来，他们企图一举攻下图拉，然后从背后或侧翼包围莫斯科，以便由此率先攻入俄国首都。但是，他们过去在各个战场曾经一往无前的巨大坦克群也陷入了进退不得的泥潭之中。
华西列夫斯基从作战参谋小组获悉这一情报后，当即打电话向斯大林报告喜讯。
此时，苏军最高统帅部内有人提出进行反攻的建议。斯大林询问华西列夫斯基的意见时，这位沉着稳健的将军表示不好。因为，根据当时他领导的作战参谋小组的判断，德军近期还要展开新的攻势，这说明他们还有力量。
到11月底，德军的进攻力已渐告竭，这正是由于气候条件、敌人战线的拉长及苏军的顽强抵抗等多种因素造成的。总参谋部这时便提示大本营说，现在我军转入反攻的时机似乎差不多了。最高统帅部大本营和国防委员会也坚信此点无疑。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，华西列夫斯基便第二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（布）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（布）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（旅级政委）波品科大校、第S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（它是由西北通向斯大林格勒的门户），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。
华西列夫斯基视察近卫第2集团军。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。
一度，华西列夫斯基与总参谋部、最高统帅部的电报电话联系全部中断，他不得不在指挥观察所内用无线电拼命地喊话。电话联系接通后，斯大林给他和前线的两个方面军首长发来了指示：不惜一切代价阻击敌人，誓死保住城市。
8月25日，华西列夫斯基再次接到斯大林的命令要求他立即赶到北郊附近的一个屯兵场去，并领导那里刚刚开来的部队进行突击敌人的准备工作。稍后，刚刚被任命为最高副统帅的朱可夫元帅也赶到了那里，他是斯大林派来接替华西列夫斯基并领导整个斯大林格勒地区苏军作战的。因为，总参谋部和最高统帅部大本营非常需要华西列夫斯基这颗“智多星”；而在具体指挥作战方面，斯大林似乎又认为朱可夫要比参谋出身的华西列夫斯基强些。
9月1日，华西列夫斯基奉命离开前线，他下飞机后便直接到克里姆林宫斯大林办公室向最高统帅作战场局势汇报。可是，在他离开后这段时间里，前线的战斗更加残酷，更加激烈。有着优势兵器和兵力的德军已经攻破了斯大林格勒城垣，其中一部分坦克部队已与守城的苏联军民拉开了巷战的序幕。
9月上旬，斯大林把副最高统帅朱可夫和总参谋长华西列夫斯基叫到了他的办公室。他找他们来，主要是想听听两位对当前斯大林格勒前线战局的分析和预测，商量如何摆脱各部队当前的困境，以及怎样才能解决掉德军保卢斯第6集团军与霍特坦克第4集团军，并最后夺取斯大林格勒战役的最终胜利问题。应该说，朱可夫和华西列夫斯基是斯大林在卫国战争时期的左膀右臂，是斯大林最为信任和赏识的两员猛将。在斯大林看来，朱可夫有足够的军事指挥天才，而华西列夫斯基则是无与伦比的军事智囊。他们共同的特点是沉着机敏，有决断能力，尤其富有军事创造才能。
9月底，最高统帅部大本营决定，关于进攻的准备工作，在西南方面军和顿河方面军，由最高副统帅朱可夫领导；在斯大林格勒方面军，由总参谋长华西列夫斯基领导。随后，他们两位便各自赶到自己所在部队去。
11月13日，华西列夫斯基代表总参谋部向苏共（布）中央政治局和大本营报告了经过核实的“乌兰”进攻计划。
战役进攻发起前，华西列夫斯基与朱可夫又向斯大林提出了一项新建议：为了不使希特勒和德国统帅部在斯大林格勒战役危急时刻从维亚兹马以北地区抽调部队来增援敌“南部”集团军群，苏军必须在维亚兹马以北的莫斯科中央方向发起一次迅猛的诱攻性战役，顺便也好一举吃掉一直威胁首都的尔热夫突出部地域的德军。斯大林对此也十分感兴趣，他很快就同意了这个建议，并要求他俩中派出一人来负责这个诱攻任务。最后，朱可夫被派到了那里，因为他此前曾担任过西方方面军司令。这样，华西列夫斯基便成了南部战线斯大林格勒地域战斗的总负责人。随后，朱可夫便奉命去了西线，而华西列夫斯基则直接到了斯大林格勒前线。
由于担任此次战役突击任务的西南方面军把司令部设在了绥拉菲莫维奇市。为了方便协调指挥，总参谋部便在这里也给华西列夫斯基准备了一个协调三军（西南方面军、顿河方面军和斯大林格勒方面军）的指挥所。
11月17日，华西列夫斯基经过战前巡回检查，正准备于当天搬到自己的前线指挥所去。恰在这时，他突然又接到斯大林的电话指示，要他必须在18日到莫斯科讨论问题，具体什么问题没做任何透露。
第二天，华西列夫斯基如约来到克里姆林宫，斯大林和全体国防委员正在那里开会。斯大林立即接待了他，并把一封信交给他，请他仔细加以研读。说完，斯大林便回自己的办公室继续开会去了。
在一间被指定只有他一人才能进出的房间里，华西列夫斯基急忙地展开了这封信。及读毕，确实令他大吃一惊，并且很有点丈二和尚摸不着头脑的样子。原来，写这封信的人，正是在即将开始的斯大林格勒战役中担负重要突击进攻任务的机械化第4军军长沃利斯基。这封信是他不久前写给国防委员会的，内容是请求推迟或干脆取消马上就要进行的这次战役。这位军长在信中写道：鉴于进攻开始前敌我兵力和兵器的对比情况，拟议中的斯大林格勒战役的进攻不仅不会成功，而且，他认为，必定遭到带来一切严重后果的惨败。因此，作为一名忠实的共产党员，并代表参加这次进攻的其他负责干部，他请求国防委员会立即详细地检查就实施这次战役所作出的决定是否现实，请求推迟这次战役，或者完全取消这次战役。
华西列夫斯基把这封信一连看了两遍，越看越觉得不可思议。他大大地感到惊讶，也极困惑。他对写信人虽不很熟悉，但还是了解的。最近几周，这位军长一直在参加战役的准备工作。不论对整个战役，还是交给他负责的该军任务，他一次都未表示过异议。更何况，在前不久的那次总结会议上，他还当面向大本营代表（即华西列夫斯基）和方面军军事委员会保证，他的军将坚决完成任务，并讲了自己军的充分战斗力及全体官兵的高昂士气。
斯大林要他急匆匆地赶回来，就是因为国防委员会要在这个问题上听听他的看法。一则，他认识并了解这位写信人；再者，这位军长就在他负责协调指挥的部队中，而且战役马上就要开始。当然，华西列夫斯基是不同意这封信的分析的，他当时就把这一看法告诉了斯大林和国防委员会委员们。
当时，斯大林当着华西列夫斯基的面就给沃利斯基军长挂了一个电话，在简短的谈话中，最高统帅并没有严厉地批评这位军长。然后，他对华西列夫斯基说，他的意见是还把写信人留在军里，因为后者刚刚还表示过一定完成上级交给他们军的任务。关于他是否还担任该军军长的问题，要按该军的行动结果再做最后决定。但是，关于该军及写信者本人在战役头几天的作战表现，他命令华西列夫斯基必须向他提出专门报告。
11月19日清晨，华西列夫斯基就回到谢拉菲莫维奇的指挥所里。这时，进攻已经开始了。
虽然早晨的浓雾和飞雪使突击发起时根本不能使用强击航空兵实施先期轰炸，但各方向的突击集群仍然进展较快。西南方面军的主攻突击很快就粉碎了罗马尼亚军队的防线，一天之内就向前推进了20多公里。有些集团军则挺进到了30—35公里的纵深。同样，斯大林格勒方面军的突击行动，也没有更多地受到恶劣天气的影响，他们照样取得了辉煌的战果。特别是沃利斯基指挥的机械化第4军，表现得更加卓越而勇敢，他在第一天之内也率部前进了20多公里，成绩非凡。在当天晚上向最高统帅的汇报中，华西列夫斯基特别遵嘱谈到了该军的无畏行动。至此，斯大林心里才像一块石头落了地，自然，华西列夫斯基也为之大大地松了一口气。
23日，按“乌兰”计划的预定时间，西南方面军和斯大林格勒方面军的突击集群，在顿河方面军右翼的积极支援下，像两把游刃有余的利剑，巧妙而适时地实施了对卡拉奇方向的向心突击，从而完成了对斯大林格勒地域德军第6集团军和坦克第4集团军的合围。
这是自苏德战争爆发以来德国法西斯军队所遭到的第一次大合围。
当晚，华西列夫斯基在自己的指挥所内分别给他调度下的三个方面军首长通话，讨论战役形势并拟定了下一步最适当的行动计划。随即，他又把他们的想法和建议直接报告了斯大林。
很快，最高统帅部就复电华西列夫斯基，表示同意他们的建议和下一步部署。
11月24日晨，各方面军所属部队开始按照既定部署向合围圈内的敌军发起攻势。然而，这次攻势未达成预期目的，相反在各个方向都遭到了强大敌军集群的反冲击。原来，根据最新的敌情分析，苏军前线总指挥机关才知道，他们从行进间消灭被合围敌军的计划所依据的对敌兵力的估计出现了严重差错：当初，他们认为敌保卢斯指挥的集群只有8.5—9万人，可是实际这时却有30万人。所差之多，实在令人为之咋舌。所以造成如此严重的误差，是因为他们没有把敌第6集团军和坦克第4集团军在进攻和防御中补充得到的兵力算进去，也未估计到合围圈内大量的特种部队和其他辅助部队，这些部队的官兵则多数补进了作战部队。12月初，经过准备和调整，苏军又对该部敌军组织了一次分割性突击消灭的作战，但仍无显著战果，德军对合围他们的苏军仍然不断进行的远不是没有活力的反冲击。
了解到这种局面后，斯大林非常着急。在12月4日的电报命令中，他批评了华西列夫斯基在最近的第二次突击进攻中的错误。
华西列夫斯基接到最高统帅的电令后，感到很懊悔。他知道，最高统帅所批评的这些全是确实存在的，谁让他没有去亲自检查呢！当然，话说回来，最主要的问题还不在这里，而是我们自己的力量不够。这也说明，敌军虽已被围，但力量还是相当强大的。更何况，困兽之斗，是会更加凶猛和不遗余力的。
1942年11月下旬，苏军开始反攻。稍后，更严重的情况发生了。据侦察部门侦知，希特勒和德国统帅部为了给遭到合围的敌保卢斯集团和霍特集团解围，恢复他们在斯大林格勒地域的原态势，已在这个战线的东南地段建立了以德军前副总参谋长曼斯坦因元帅为首的顿河集团军群，所有南线的德军，包括被合围的上述两德军集团，统一由他负责指挥。华西列夫斯基还获悉，为了实施解围战役，曼斯坦因建立起两个新的突击集团：一个在科捷利尼科沃地域，另一个在托尔莫辛地域。
华西列夫斯基立即将这一最新战局变化报告给最高统帅部大本营，并提出从大本营预备队中抽调实力雄厚的马利诺夫斯基中将指挥的近卫第2集团军和其他部队前来支援，拨归顿河方面军指挥。随后，大本营又决定成立由波波夫中将指挥的突击第5集团军，使之以最快速度在西南方面军的坦克第5集团军和斯大林格勒方面军的第51集团军之间展开。按命令，该集团军归由斯大林格勒方面军指挥。
到12月10日左右，曼斯坦因麾下的德军顿河集团军群已经占领了从维申斯卡亚到马内奇河的正面。在它现编成的大约30个师（不包括在合围圈内敌第6集团军和坦克第4集团军）中，有17个师横在了苏西南方面军正面；另外13个师则与斯大林格勒方面军的突击第5集团军和第51集团军相对峙。其中仅在苏军第51集团军对面就有10个师之众的强大德军部队。这样，两军门前的敌我力量对比是相当悬殊的：德军7.6万人，坦克500辆，火炮和迫击炮340门；苏军只有3.4万人，坦克77辆，火炮和迫击炮147门。由此可见苏军第51集团军处境之艰难。
12月13日，苏军最高统帅部大本营终于批准了华西列夫斯基的请求，决定把马利诺夫斯基的近卫第2集团军由顿河方面军划归斯大林格勒方面军指挥，并决定暂时放弃原来拟议中的“土星”战役。原先，经华西列夫斯基等建议，西南方面军和沃罗涅日方面军一部的突击进攻方向是径直向南，直取罗斯托夫地域，目的是廓清合围圈外的德军。后因德军曼斯坦因顿河集团军群建立，华西列夫斯基又建议改变该战役，而用这两部强大苏军来抗击曼斯坦因集群；待西南方面军和沃罗涅日方面军消灭顿河中游的意大利集团军后，挥师东南，向莫罗佐夫斯克和托尔莫辛方向突击，即前出到敌曼斯坦因集团军群的后方。同时，斯大林还命令说，此后华西列夫斯基的任务便是负责解决敌曼斯坦因的解围部队，而消灭合围圈内德军保卢斯和霍特集团的任务则由新派来的大本营代表、苏军炮兵主帅沃罗诺夫负责。在工作中，沃罗诺夫应以华西列夫斯基的副手出现。
12月19日，德军曼斯坦因集团军猛攻苏军第51集团军和突击第5集团军防线，防御正面被同时撕开了几道口子。战斗呈胶着状态，梅什科瓦河附近的许多居民点曾多次易手，原先白雪覆盖下的草原大地，两天后便全部化成焦土一片。
次日，苏军驰援的近卫第2集团军赶到，部队还没有全部展开，前锋就投入了钢铁大战与血肉厮杀。敌人的进攻终于被击退了，草原上布满了血肉模糊的敌人尸体。近卫第3师在瓦西里耶夫卡与敌军的激烈交战中，虽然伤亡逾半，但终于守住了阵地。华西列夫斯基事后回忆说：“正是这些日子里在布满峡谷的叶尔根地带的战斗，决定了斯大林格勒会战的命运。”
到12月23日，虽然曼斯坦因集群的另一路前锋部已经冲到了距被合围的保卢斯集团只有35—40公里的地域，但它却再也不能前进一步。他们确实时运不济，或者说是命运乖蹇，苏第51集团军和突击第5集团军的迅猛反突击，苏空军第8集团军令人胆寒的空中轰炸，终于给近卫第2集团军的展开赢得了不可缺少的宝贵时间。待到该集团军全部展开之后，希特勒援救保卢斯集团的计划便破产了。因为，此后不久，该集团军和其他苏军部队便在这里展开了对曼斯坦因集群的大规模反击。结果，曼斯坦因连同他的企图全都失败了。
1月8日，苏军向保卢斯集团发出了劝降书，答应给战败者以体面的待遇，包括供给足够的口粮，治疗伤员，允许军官保留自己的武器，并保证战后将他们全部遣送回国。但是，正所谓困兽犹斗，保卢斯不肯放下武器。也许，他这时还在想着战役胜利后希特勒许诺给他的高级参谋或德国统帅部长官的军职呢。
德军的所有抵抗和挣扎都变成了徒劳，特别在当前这种被困破城而又待援无望的情况下。当苏军发起进攻并逐步缩小了合围圈时，也就是战斗到第14天之后的时候，保卢斯向希特勒和德军统帅部发出了一纸报告，其中说：“溃败已经不可避免。我请求立即允许投降，以挽救残部生命。”但是，他的请求没被批准。而没有希特勒的批准，他保卢斯也好，别的其他军官也好，谁敢投降呢？
这样，保卢斯和他麾下的将士们（这时已经不到10万人，苏军有25万之众）便不得不躲在城市各个角落的废墟和瓦砾之中。冬日漫天的风雪也与他们作对，士兵们有的干脆放下了武器，他们用冻结的雪块艰难地积起道道雪墙。尽管如此，他们也被冻得一个个神志麻木地蜷缩在地上。至于吃的，开始还有面包，但定量是每天每人一片；15个士兵能分到1公斤土豆。而饮水的唯一来源是融化积雪。罗马尼亚骑兵师所存不多的马匹，到头来竟被他们宰食一空。再到后来，他们不得不在废墟中捕捉狗猫和乌鸦来填充肚子。
1月30日，保卢斯成了苏军的俘虏。两天后，英勇的斯大林格勒会战结束了。