無論從什麼角度評論，斯大林格勒戰役都是二戰中甚至人類戰爭史上最爲慘烈的戰役之一。整個戰役持續199天。由於戰役規模太大，傷亡者人數始終無法得到準確統計。
在戰役最後階段，德軍仍然對蘇聯紅軍造成了沉重的打擊，同時，蘇聯紅軍也幾乎消滅了德軍第6集團軍全部(下轄第8、11、51步兵軍，第14裝甲軍)和第4裝甲集團軍部分(第4軍)，有21個德國師的番號被從序列表中消去(第3、29、60摩步師，第14、16、24裝甲師，第44、71、76、79、94、100、113、295、297、305、371、376、384、389步兵師，第9高炮師)，另有大量直屬部隊被消滅(被殲滅時，第6集團軍下轄第51和第53迫擊炮團;第2、第30煙霧發射器團;第4、46、64、70炮兵團;第54，616，627，849炮兵營;第49、101、733重型炮兵營;第6、41輕工兵營)。
西方學者估計軸心國軍隊在這場戰役中共傷亡85萬人，其中75萬人陣亡或受傷，9.1萬人被俘。而蘇聯方面的估計爲消滅軸心國部隊150萬人。無論是哪種估計，德軍在斯大林格勒戰役中損失了東線南翼兵力1/4的說法得到了大部分人的認同。斯大林格勒會戰的失敗，使德軍發動了後來的庫爾斯克會戰作爲奪回蘇德戰場主動權的最後希望，卻因此而完全喪失了蘇德戰場的戰略主動權，正如德國陸軍總參謀長蔡茨勒將軍所說的：“我們在斯大林格勒損失25萬官兵，那就等於打斷了我們在整個東線的脊樑骨。”
同時，蘇聯也付出了沉重的代價，蘇聯紅軍具體傷亡人數爲：474871人死亡，650878人受傷或被俘，合計傷亡1，129，619人。在德軍攻入城區的短短1星期內，超過4萬蘇聯市民被殺，而在整個戰役中犧牲的平民人數沒有準確的統計，但可以說遠遠超過這個數字。此役，蘇聯紅軍的損失仍然要超過德軍，不同的是：德軍是被整建制消滅，戰鬥力不復存在，新的部隊不經一段時間的訓練形不成戰鬥力;而蘇聯紅軍殘存的部隊補充新兵，以老帶新，可以迅速形成戰鬥力。而且德軍人員和物資難以補充，蘇聯紅軍補充的速度和數量則遠超德國。德國的實力因此而衰弱。
剛剛被希特勒授予元帥軍階的保盧斯及其手下的步兵第4軍軍長普費費爾中將、第51軍軍長庫爾茨巴赫中將、第295師師長科爾費斯少將等德軍高級將領被迫投降。與保盧斯一同被俘的，有23位將官，2000名校級以下軍官和9萬名士兵。保盧斯成爲二戰史上德國第一位以元帥級別投降的高級軍官。
