冬季风暴行动（德文：Unternehmen Wintergewitter）是第二次世界大战的斯大林格勒战役中，德国第4装甲集群为尝试解救被包围的德军第6集团军而发动的攻势代号。1942年12月12日，冬季风暴行动正式展开，德军前进了它们要前进的一半距离，但苏联红军从北面攻击德意志国防军（Wehrmacht Heer）侧翼，德军侧翼被突破及必需撤退，令第6集团军最终失败及投降。

天王星行动令德国第6集团军被苏联红军包围，同时亦将德国南方集团军群（Heeresgruppe Süd）的主力推后60至80公里，当德国第4装甲集团军的第48装甲军在奇尔河建立防线时，其南翼已被苏军粉碎及只有一些零星部队以阻苏军第51集团军向柯特尼柯夫突破，这是在斯大林格勒以南80公里的铁路起点，因此能否实施解围行动建基于是否有足够装甲部队，其中最新的生力军是第6装甲师，它本来是在东部战线参战9个月后被调往法国，由德国中央集团军群卡卢加前线调来的第17装甲师及由在高加索战线的A集团军群（Heeresgruppe A）调来的第23装甲师，它们在解救于弗拉季高加索的短暂危机后正慢慢恢复过来，这3个师将组成第57装甲军。

灾难即将来临之际，德国独裁者阿道夫·希特勒任命埃里希·冯·曼施坦因陆军元帅为新成立的德国顿河集团军群的指挥官；该集团军由德国第4装甲集团军和第6集团军、罗马尼亚第3和第4集团军组成，它被部署在德国A集团军群和B集团军群之间，在没有立即进行突围的情形下，他们决定被围在斯大林格勒城内的部队继续坚守.被围的部队将得到空运补给，所需要的空运量为每日680吨；但是，已集结500架运输机的一支空运机队却不足以完成任务，很多飞机在苏联恶劣的冬季气候下难以飞行；在12月初更多的德军运输机是因意外而不是苏军战斗机而坠毁，德国第6集团军每日只获得所需补给量百分之二十的补给。

1942年冬季，在苏联作战的德意志国防军救援行动原订由第4装甲集团军辖下的第57装甲军实施，该军由弗里德里希·希凯尔将军指挥，包括第6及第23装甲师和霍利特战役集群，下辖3个步兵师及2个装甲师（第11及第22装甲师）。总体上，预计将有4个装甲师、4个步兵师及3个德国空军野战师参与冬季风暴行动；他们将为第6集团军打通一条临时走廊。德国空军野战师是由德国空军及陆军中的非战斗人员、总司令部职员及特别部队组成，他们缺乏训练、经验丰富的军官及应征入伍的士兵，亦缺少反坦克炮及高射炮。指派参与救援行动的人员一部份由于往前线之交通运输困难而没有到达；一些原本被转而给顿河集团军指挥的单位亦被原来的指挥官留下来，而顿河集团军中的一些单位由于在之前数个月的战事中损失惨重而没有能力执行进攻行动，同时很多新组建的部队亦未能准时到达。

为实施天王星行动，苏联元帅格奥尔吉·朱可夫部署了11个集团军。为了增强斯大林格勒方面军的进攻能力，他在3个星期内将超过420辆坦克、111,000名士兵及556门火炮用船运过伏尔加河，苏联红军及空军有能力集结超过1,100,000名士兵、13,500门火炮、890辆坦克及1,100架作战飞机；他们共被编成66个步兵师、5个坦克军、14个坦克旅、1个独立机械化旅、1个骑兵军及127个炮兵和迫击炮团。当包围行动结束及苏军继续第二阶段行动时，位于包围圈外的苏联第51集团军共有34,000名士兵及77辆坦克；在其南面的第28集团军共有44,000名士兵、40辆坦克及707门火炮和迫击炮。红军当时已经正在集结兵力实施土星行动，目的是孤立及消灭在高加索的A集团军。

从哪里发动进攻是关键，在顿河上的齐尔斯卡亚桥头堡是最接近斯大林格勒的，但苏军预计德军从此处而来及德军援兵到达前此桥头堡已被封锁，加上顿河河面封冻情况不足以令军队安全通过——1942年11月底至12月初的天气情况小规模降雪及暴雨。

作为替代，第57装甲军从柯特尔尼柯夫进攻，第6装甲师在中央、第17装甲师在其左面及第23装甲师在其右边，加上罗马尼亚第4集团军的残余守卫在卡尔梅克草原的薄弱侧翼，进攻在12月12日展开，有两条河躺在进攻部队面前 — 阿克塞河及梅什科瓦河，进攻部队最初进展良好，在第一天就到达阿克塞河，但在苏军猛烈抵抗下于数天后才渡过阿克塞河，在斯大林格勒，弗里德里希·保卢斯正考虑是否应该命令其精疲力竭及面对寒冬的部队突破包围、与赫尔曼·霍特的第4装甲集团军在阿布加涅罗沃会师及一同撤向柯特尼柯夫，但如果没有阿道夫·希特勒的直接命令，他不能作任何决定，由于以为被围部队有足够的食物，希特勒没有发出命令及保卢斯继续留下，而一支缺乏燃料及食物的部队是否能突围亦是疑问。

当包围部队进行猛攻时，苏联元帅格奥尔吉·康斯坦丁诺维奇·朱可夫在北面突破轴心国前线，在顿河中游的意大利第8集团军亦受寒冬天气影响，其防御工事被T-34坦克在12月16日突破，苏军近卫第2坦克集团军向塔特辛斯卡亚发动突袭（突击塔特辛斯卡亚），这是德国空军（Luftwaffe）对斯大林格勒进行空运的主要基地，在12月25日，苏军坦克在风雪掩护下攻占机场，当时机场上还停放一些德军的运输机。

由于看出这个行动危害德军以至切断德军整个南翼，埃里希·冯·曼施坦因命令第6装甲师从克米希柯伐调往北部支援意大利人，因此苏军第51集团军向解围部队反击，于12月29日将其逐回柯特尼柯夫，因而威胁罗斯托夫及危害在高加索特雷纳河畔的超过400,000兵员的A集团军，希特勒因此命令A集团军撤退及用第6集团军牵制苏军。

曼施坦因在12月23日命令第6装甲师停止攻击及重新部署在阿克赛河南面以迎击苏军的进攻。12月24日，受威胁的第4装甲集团军退回到攻势起点。第6集团军之缺乏能力突围及后来拒绝尝试突破令冬季风暴行动在12月24日失败，顿河集团军转入防御。

在德军救援行动失败后，苏联最高统帅部重新集中在2个原本的焦点上；消灭在斯大林格勒包围圈内的德军及向西扩展其冬季攻势。红军能动用大约150,000名士兵及630辆坦克追击后撤的德国第4装甲集团军，虽然沃尔斯基的第4机械化军（在1942年12月18日改名为第3近卫机械化军）撤回后方整补，但第51集团军联同第1亲卫步兵师及第7坦克军迫使在米什科瓦河和阿贾克斯河之间的德军单位后退。3天之内进攻的苏军突破了掩护第57装甲军侧翼的罗马尼亚部队防线及从南面威胁整个第4装甲集团军，迫使德军继续向西南方撤退，同时由第11装甲师领头的第48装甲军努力的沿阿克赛河防守，虽然全力以赴，但第48装甲军被迫仓卒防守罗斯托夫，原因是在意大利第8集团军崩溃后苏军即将取得突破。当向阿贾克斯河对第4装甲集团军实施追击及突破德军在阿克赛河岸的防线时，苏军亦开始准备指环行动——消灭在斯大林格勒包围圈内被围的轴心国军队。

被斯大林格勒包围圈内的德军开始耗尽必需的补给品；例如，由于缺少足够的军事补给，一些士兵被迫宰马匹食用。到1942年年终时，第6集团军与在包围圈外的德军距离超过65千米（40英里），在该地区的大部分德军单位战力非常弱。德军攻势的结束亦令苏军可以在1月中继续切断在高加索的德军退路。但是，包围及消灭第6集团军却占用了苏军可观的兵力，影响了苏军在其它地区行动的成果。