联合国成立之后，各成员国出兵组建了五十万人的联合国部队，进攻斯大林的军队。李经述还下令，中国的军队配合德国的军队，一起猛攻斯大林的军队。中国的第一集团军攻下叶卡捷琳堡后，清剿了境内所有的布尔什维克，继续前进，很快突进到顿河大弯曲部，逼近了伏尔加格勒。
伏尔加格勒的城市最初选在了西伯利亚的大草原上，起名为察里津，建在一个岛屿上，那儿察里津河流入伏尔加河，这里是连接欧洲和亚洲陆路和水路的交通枢纽。无论是莫斯科公国、俄罗斯帝国、还是苏俄，伏尔加格勒的地位很重要，附近的高加索油田，对斯大林也十分重要，俄国石油供应有超过95%来自高加索油田，因此，若中国的军队攻占伏尔加格勒和高加索，向北可包抄莫斯科以东大面积区域，向南可深入高加索地区，并占据以高加索为中心数十万平方千米的石油，粮食等资源产地。李经述命令徐世昌的第一集团军三个月攻占这里。
吴佩孚带领的第二军受领攻占察里津的任务，辖12个师约十万人，火炮和迫击炮约3门、坦克约1辆，由第一航空队负责空中火力支援，作战飞机近5架。在会战中，联合国的军队方面，德军第6集团军，罗马尼亚第3集团军，意大利第集团军近4万人也一起参加了这场大会战。
斯大林对伏尔加格勒地区也非常重视，这是他们最后的屏障，他派了自己的心腹马林科夫带领大约二十万布尔什维克军队保卫伏尔加格勒，这几乎是斯大林这时仅存的武装力量。马林科夫在巴甫洛夫斯克至上库尔莫亚尔斯卡亚组织防御，基本力量集中部署于顿河大弯曲部。但斯大林的军队的武器很差，三分之一的人连步枪都没有。火炮和迫击炮22门。
徐世昌担任了联合国的军队这次进攻的总指挥官，代号“蓝色行动”，同时在莫斯科方向和南方发动大规模的进攻，并以莫斯科为主要突击目标；为了制止斯大林的军队在遭到联合国的军队进攻时破坏油田，他还制定了一个附加计划，派中国的特殊部队化装为斯大林的军队，渗透到敌人后方，对高加索油田进行突袭。这次突袭行动被派给了张宗昌的白俄军团，他挑选了大约7人的俄国士兵组成小分队，这些人都能说一口流利的俄语。
联合国的军队对斯大林的军队进攻非常成功，斯大林的军队在空旷的大草原上很难进行有效的抵抗，后撤达二百公里，顿河及顿巴斯盆地最富饶的地区均落入联合国的军队之手。双方部队在伏尔加格勒展开大会战。会战正式开始。德军第6集团军在鲁登道夫的指挥下，以第步兵军为北突击集团，以第51步兵军为南突击集团，突击斯大林的军队防御，实施包围，向卡拉奇方向发展进攻。同时，以部分兵力向斯大林的军队后方发起佯攻，以吸引斯大林的军队的注意力。德军在卡拉奇附近强渡了顿河。马林科夫命令，凡是不服从命令而离开战斗岗位或者撤退的军人都将被枪毙，并严厉要求斯大林的军队部队“绝对不许后退一步！”
这时，冯国璋的军队在伏尔加格勒铁路向东北方向进击，当天迅速突破了布尔什维克的防线，占领了蒙特纳亚。第二天，中国的军队又攻占了科捷尔尼科沃，突破到阿勃加涅罗沃地域，独立攻击伏尔加格勒，进至城南的加夫里洛夫卡地域，其前锋已前出攻占京古塔车站。与此同时，中国第一航空大队在冯如的指挥下，出动飞机3架，对伏尔加格勒进行狂轰滥炸，伏尔加格勒郊区的房屋多为木质结构，燃起了熊熊大火。
当时，圣彼得堡也遭到了德军的猛烈攻击，斯大林致电马林科夫，要求他立即带军队从伏尔加格勒突围，以缓解圣彼得堡的紧张局势。马林科夫的军队于是集结了三个师大约七万人，强行突围，但由于准备仓促，未达到预期目标。当晚，斯大林的军队再次发动突围，再次失败。
中国的军队再次出动轰炸机，用燃烧弹将伏尔加格勒市区炸成废墟，伏尔加河沿岸的水路增援也受到影响。冯国璋的军队从城北突入市区，斯大林的军队展开了激烈的巷战，双方逐街逐楼逐屋战斗，反复争夺。中国的重炮部队加大了轰击力度，飞机也不停轰炸伏尔加格勒，城里变成了一片瓦砾场，城中%的居住区被摧毁。在满是瓦砾和废墟的城中。刚刚赶赴城中的布尔什维克军队战士的平均存活时间不超过24个小时，军官也只有约三天的平均存活时间。
德军也开始调遣包括42毫米巨炮轰击城内，在伏尔加河东岸的苏联部队陷于炮火笼罩之下。城内布满了高达数米的瓦砾堆和废弃建筑。联合国的军队不断加强对察里津的包围圈，并开始缩小包围圈的行动。斯大林的军队口粮的分配已减到了能够维持生活的标准之下；炮兵的弹药开始感到缺乏；医药品和燃料都已经用尽；每天都有数千名士兵死于饥饿、严寒和营养失调。
三天之后，徐世昌发出最后通牒，敦促马林科夫投降。马林科夫向斯大林报告说：“我们的军队已不能支持了，继续抵抗已毫无意义，请准允我们投降。”
斯大林对于马林科夫的军队没有能够突围感到很不满，所以，他的答复是：“投降是不可能的，我们布尔什维克