Генерал фон Вейхс, видимо, не до конца осознавал опасность, поскольку выделил незначительное количество сил для парирования удара советских войск.

К полудню 20 ноября части 1-го танкового корпуса 5-й танковой армии совместно с 8-м кавалерийским корпусом после ожесточенных боев овладели Песчаным. После этого 1-й танковый корпус по приказу командующего армией сдал свой участок кавалерийским соединениям и возобновил наступление в южном направлении.

Получив сообщение о вклинении советских войск южнее Клетской и об атаках в районе Серафимовичи, командующий группой армий «Б» приказал 48-му танковому корпусу наступать на Клетскую. Но уже вечером 20 ноября задача корпусу была изменена. В штаб группы армий «Б» поступил приказ Гитлера, в котором 48-му танковому корпусу была поставлена задача немедленно нанести удар по противнику в северном направлении и освободить «группу Ласкара», то есть румынскую 15-ю дивизию, окруженную на Дону у Распопинской. Однако в районе Жирков соединения 5-й танковой армии нанесли удар по румынской 1-й танковой дивизии, а южнее Усть-Медведицкого – по немецкой 22-й танковой дивизии. В результате обе дивизии оказались в полуокружении. Командующий группой армий «Б» вынужден был отдать 48-му танковому корпусу приказ в ночь на 21 ноября оторваться от противника и сосредоточиться южнее р. Куртлак.

Из-за того что в это время была потеряна связь с румынской 1-й танковой дивизией, лишь 22-я танковая дивизия с наступлением темноты начала отрываться от противника. В это время в штаб дивизии поступил приказ о наступлении в новом направлении. Поэтому на рассвете 21 ноября части 22-й танковой дивизии начали двигаться на северо-восток, но в районе Большой Донщинки были атакованы 1-м танковым корпусом 5-й танковой армии. Его соединения, не втягиваясь в затяжные бои, обошли Большую Донщинку и, громя отходящие части противника, к исходу 21 ноября овладели Липовским.

Части 26-го танкового корпуса возобновили наступление в час дня 21 ноября. Не встречая организованного сопротивления, они к исходу дня преодолели 60–70 км, захватили крупные опорные пункты в Плесистовском и Острове, куда в спешном порядке выдвигалась 3-я моторизованная дивизия противника, получившая задачу, во что бы то ни стало задержать выход советских войск к Дону. У р. Лиска завязались встречные бои. На этот раз роли переменились по сравнению с тем, что происходило тут в последних числах июля. Под ударами 26-го танкового корпуса 3-я моторизованная дивизия вынуждена была отходить к Дону.

4-й танковый корпус генерала Кравченко, развивая наступление, к исходу дня 21 ноября вышел к Дону юго-восточнее хутора Липологовский и севернее хутора Рубежный. В результате пути отхода противника из излучины реки на юг оказались отрезанными.

Части 1-го танкового корпуса, развивая успех, к исходу дня 22 ноября вышли в район Тузова, пройдя за день до 80 км. Однако, вместо того чтобы преследовать отходящего противника и главными силами освободить Суровикино и Рычковский, командир корпуса генерал Бутков выслал к этим станциям лишь небольшие отряды. Они не смогли захватить их с ходу, а противник получил возможность организовать здесь сильную оборону.

26-й танковый корпус, наступавший левее, в это время продвигался к переправам через Дон. Генерал Родин решил стремительным ударом разгромить противостоящие части 3-й моторизованной дивизии, форсировать Дон и захватить Калач. Для захвата единственной переправы севернее Калача командир корпуса выделил передовой отряд (две роты 14-й мотострелковой бригады, пять танков 157-й танковой бригады и бронемашины 15-го отдельного разведывательного батальона). Отряд возглавил командир 14-й мотострелковой бригады подполковник Г.Н. Филиппов. Умело маневрируя, отряд обошел узлы сопротивления противника и к рассвету 22 ноября с зажженными фарами на большой скорости подошел к Дону западнее Калача. Однако переправы в этом районе не было. Тогда, воспользовавшись данными, полученными от местного населения, отряд быстро выдвинулся к Березовскому, уничтожил вражескую охрану, овладел мостом и вышел на левый берег Дона. Но с ходу овладеть Калачом не удалось. Поэтому отряд перешел к обороне и удерживал переправу до подхода главных сил корпуса. После этого 19-я танковая бригада переправилась на левый берег Дона и в ходе упорного боя в два часа дня 23 ноября овладела городом Калач. 25 ноября 26-й танковый корпус был переподчинен командующему 21-й армией. Наступая в восточном и северо-восточном направлениях, он совместно со стрелковыми дивизиями принимал участие в создании внутреннего фронта окружения противника.

Удар подвижных войск Юго-Западного фронта навстречу войскам Сталинградского фронта продолжал развивать 4-й танковый корпус. Его соединения, воспользовавшись переправой, захваченной 26-м танковым корпусом, вышли на левый берег Дона и стали наступать в юго-восточном направлении. 45-я танковая бригада в 16 часов 23 ноября вышла в район Советского и соединилась с 36-й механизированной бригадой 4-го механизированного корпуса Сталинградского фронта. В результате кольцо окружения вокруг группировки противника в междуречье Дона и Волги замкнулось. В последующем 4-й танковый корпус вел бои местного значения, а в конце ноября был выведен на доукомплектование.

Стрелковые дивизии 5-й танковой армии в период 23–25 ноября, наступая в юго-западном направлении, вышли на рубеж в 10–15 км восточнее Боковской, Суровикино, где создали внешний фронт окружения, обеспечивая действия танковых соединений с запада и юго-запада. Успешно действовал 8-й мотоциклетный полк подполковника П.А. Велика, который 22 ноября продвинулся на 90 км и овладел Красным Селом (20 км севернее Обливской). Расположив в этом пункте главные силы, полк начал действовать в тылу противника отдельными отрядами в радиусе 35–50 км. Однако, увлекшись диверсиями, полк упустил благоприятный момент для овладения Обливской.

Тяжелые бои развернулись в полосе Донского фронта. Трудные условия местности сковывали маневр танковых частей и вынуждали их вести наступление в узком коридоре. Войскам фронта не удалось перерезать пути отхода на Сталинград группировки противника, действовавшей в малой излучине Дона. После того как 23 ноября войска Юго-Западного и Сталинградского фронтов соединились в районе Калача, хутор Советский, войска Донского фронта получили возможность развивать наступление на Сталинград, сжимая внутреннее кольцо окружения противника. В окружении оказались 22 дивизии и более 160 отдельных частей общей численностью 330 тыс. человек. Это было значительно больше, чем предполагалось, поэтому возникла проблема с ликвидацией окруженной группировки, так как выделенных сил явно не хватало. Кроме того, нельзя было допустить прорыва войск 6-й полевой и 4-й танковой армий из котла, а для этого следовало провести сложные перегруппировки, усилить внешний и внутренний фронты окружения.

Командующий 6-й армией генерал Паулюс докладывал в шесть часов вечера 22 ноября генералу фон Вейхсу:

«Армия окружена. Вся долина р. Донская Царица, железная дорога от Советского до Калача, мост через Дон в этом районе, высоты на западном берегу реки до Голубинского, Оськинского и Крайнего, несмотря на героическое сопротивление, перешли в руки русских. Другие их силы продвигаются с юго-востока через Бузиновку на север и особенно крупные силы – на запад.