　黒海に近いロシア南部の戦域では北部や中央部に比較して、冬の到来がやや遅かった。地表の凍結はモスクワ街道の正面より約1週間後の11月13日ごろだった。

　南方軍集団でも貧弱な兵站機能によって補給状況が悪化しており、南方軍集団司令官ルントシュテット元帥は11月4日に進撃の停止を陸軍総司令部に要請していた。

　この時点で独ソ両軍の戦線はドン河の河口に位置する要衝ロストフの北約30キロの辺りで東に大きく突出部を形成していた。第1装甲軍（クライスト上級大将）は南のロストフを防衛する第56軍と、東と北に位置する南部正面軍（チェレヴィチェンコ大将）の3個軍（第9軍・第18軍・第37軍）に三方を囲まれた状態になっていた。

　第1装甲軍と対峙する南西戦域軍司令部は突出部の北翼を護る第14装甲軍団の担当正面が100キロ近くにまで伸びて脆弱になっていることを把握していた。

　11月9日、南西戦域軍司令官ティモシェンコ元帥がロストフの北翼に対する南部正面軍の反撃計画をスターリンに説明した。「最高司令部」は同時期にモスクワに迫る中央軍集団に迎撃するのに手一杯で、南部正面軍に増援を送る余裕がまったく無かった。そのため、ティモシェンコは現有兵力のみで反撃を行うという条件付きで計画の実施を許可された。

　11月17日、第3装甲軍団（マッケンゼン大将）はロストフに向けた攻勢を再開した。ロストフの防衛を担う第56軍（レメゾフ中将）は第14装甲師団に対して戦車部隊を差し向けたが、東へ展開した第60自動車化歩兵師団がこの反撃を撃退した。

　南部正面軍（チェレヴィチェンコ大将）の第37軍（ロパティン少将）は同日に反撃を開始した。第9軍（ハリトノフ少将）と第18軍（コルパクチ少将）の支援を受けた第37軍は第14装甲軍団（ヴィッテルスハイム大将）の前線に攻撃を仕掛けた。

　11月20日、第3装甲軍団は降りしきる雪の中、ロストフの外縁に到達した。敗走を続ける第56軍は市内での抵抗を諦めて、そのままドン河の南岸に撤退した。

　11月21日、SS自動車化歩兵旅団「アドルフ・ヒトラー親衛旗（LAH）」（ディートリヒ大将）は鉄道橋を無傷のまま確保した。これにより、ソ連の油田カフカスへの玄関口は完全に占領された。

　11月23日、第37軍は攻撃発起点から約50キロの地点にあるボリシェクレピンスカヤに到達した。攻勢開始前の時点では「北翼でドイツ軍が東に突出し、南翼でソ連軍が西に突出していた」戦線がそれぞれ逆転した形勢となった。

　ボリシェクレピンスカヤからアゾフ海までは約30キロしかなかった。南方軍集団がロストフの保持に固執すれば、南翼で突出している第3装甲軍団は第37軍に退路を断たれて包囲される可能性が生じた。

　11月24日、この展開を自軍の優勢だと判断したモスクワの「最高司令部」は、南部正面軍司令官チェレヴィチェンコ大将に対して第1装甲軍の撃滅とタガンログからロストフに至るアゾフ海沿岸一帯の奪回を命じた。

　11月25日、第56軍は氷結したドン河を越えて反撃を開始した。ロストフを護るSS自動車化歩兵旅団「LAH」は打ち寄せる波のように突撃を繰り返すソ連兵を機関銃でなぎ倒した。南部正面軍は2日間に渡ってこの正面に新たな部隊を投入して、人的損害を無視した突撃を繰り返させた。

　この一連の南部正面軍による反撃で、第60自動車化歩兵師団とSS自動車化歩兵旅団「LAH」が甚大な損害を受けた。第1装甲軍司令官クライスト上級大将はこれらの前線部隊の状況を鑑み、同月28日から29日の夜に独断で第3装甲軍団に対してロストフから西約70キロを流れるミウス河の線まで撤退するよう命じた。

　すでにモスクワもカフカスの油田も手に入れたという幻想に浸っていたヒトラーは第1装甲軍の撤退を南方軍集団司令官ルントシュテット元帥が追認し、独断で改めて全部隊に撤退を命じたことに烈火のごとく激怒した。この時まで、ヒトラーは部隊を替えることによって状況を変えることを考えていたが、第1装甲軍はすでにロストフを放棄していた。

　11月30日、ヒトラーは南方軍集団司令官ルントシュテット元帥に対して撤退命令の撤回とロストフの再占領を命じた。ルントシュテットは部隊の疲弊を理由に抗命した。さらに「もし信用できないなら、司令官を解任してほしい」と言い切った。

　12月1日、ヒトラーはルントシュテットを南方軍集団司令官から罷免した。後任の同軍集団司令官に第6軍司令官ライヘナウ元帥を昇進させ、即座に退却の中止を厳命した。しかしライヘナウはミウス河に即時撤退するほかに第1装甲軍を救う手立てはないと判断し、同日の午後3時30分にはヒトラーに撤退の許可を要請した。

　ヒトラーは陸軍随一の親ナチ派だったライヘナウの申し出を受けて、しぶしぶ退却の許可を与えた。この時期になり、ヒトラーには軍人に対する不信感が頭をもたげてきていた。何よりこの出来事が国防軍の被った初めての撤退であったのである。