Niemcy nie mogąc przerwać radzieckich linii i połączyć się z oblężonymi, zdecydowali się zaopatrywać ich drogą lotniczą. Oznaczało to, że aby wojska niemieckie walczące w kotle nie straciły zdolności bojowej codziennie musiało do nich dotrzeć od 100 do 150 samolotów z zaopatrzeniem w postaci broni, amunicji, żywności i lekarstw. Obliczono, że dzienne zaopatrzenie powinno wynosić minimum 200 ton. W ciągu trwania całej bitwy tą drogą Niemcy przewieźli 64 844 tony materiałów, a wywieźli ponad 35,5 tysiąca rannych. Droga, którą musiały przelecieć samoloty, wynosiła zaledwie 40 km.
Niemcy wielokrotnie próbowali wyrwać się z okrążenia, jednak radzieckie siły były zbyt duże i początkowo ich plany spełzały na niczym. Jednak 21 kwietnia 1942 roku około godziny 18:00, po trwającym już 7 dni natarciu, Niemcom udało połączyć się z siłami głównymi, co pozwoliło im na odbudowę ciągłości frontu. Straty Niemców były jednak duże, szczególnie w 3 Dywizji Pancernej SS Totenkopf, co spowodowało, że dowództwo zadecydowało, aby zmienić jej nazwę na Grupa Bojowa Eicke.
Ordre de Bataille Jednostki Armii Czerwonej 1 Armia Uderzeniowa 11 Armia 3 Armia Uderzeniowa 34 Armia.