无论从什么角度评论，斯大林格勒战役都是二战中甚至人类战争史上最为惨烈的战役之一。整个战役持续199天。由于战役规模太大，伤亡者人数始终无法得到准确统计。
在战役最后阶段，德军仍然对苏联红军造成了沉重的打击，同时，苏联红军也几乎消灭了德军第6集团军全部(下辖第8、11、51步兵军，第14装甲军)和第4装甲集团军部分(第4军)，有21个德国师的番号被从序列表中消去(第3、29、60摩步师，第14、16、24装甲师，第44、71、76、79、94、100、113、295、297、305、371、376、384、389步兵师，第9高炮师)，另有大量直属部队被消灭(被歼灭时，第6集团军下辖第51和第53迫击炮团;第2、第30烟雾发射器团;第4、46、64、70炮兵团;第54，616，627，849炮兵营;第49、101、733重型炮兵营;第6、41轻工兵营)。
西方学者估计轴心国军队在这场战役中共伤亡85万人，其中75万人阵亡或受伤，9.1万人被俘。而苏联方面的估计为消灭轴心国部队150万人。无论是哪种估计，德军在斯大林格勒战役中损失了东线南翼兵力1/4的说法得到了大部分人的认同。斯大林格勒会战的失败，使德军发动了后来的库尔斯克会战作为夺回苏德战场主动权的最后希望，却因此而完全丧失了苏德战场的战略主动权，正如德国陆军总参谋长蔡茨勒将军所说的：“我们在斯大林格勒损失25万官兵，那就等于打断了我们在整个东线的脊梁骨。”
同时，苏联也付出了沉重的代价，苏联红军具体伤亡人数为：474871人死亡，650878人受伤或被俘，合计伤亡1，129，619人。在德军攻入城区的短短1星期内，超过4万苏联市民被杀，而在整个战役中牺牲的平民人数没有准确的统计，但可以说远远超过这个数字。此役，苏联红军的损失仍然要超过德军，不同的是：德军是被整建制消灭，战斗力不复存在，新的部队不经一段时间的训练形不成战斗力;而苏联红军残存的部队补充新兵，以老带新，可以迅速形成战斗力。而且德军人员和物资难以补充，苏联红军补充的速度和数量则远超德国。德国的实力因此而衰弱。
刚刚被希特勒授予元帅军阶的保卢斯及其手下的步兵第4军军长普费费尔中将、第51军军长库尔茨巴赫中将、第295师师长科尔费斯少将等德军高级将领被迫投降。与保卢斯一同被俘的，有23位将官，2000名校级以下军官和9万名士兵。保卢斯成为二战史上德国第一位以元帅级别投降的高级军官。
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