蓝色行动（又称蓝色方案，德语：Fall Blau）是德意志国防军于1942年夏季在苏联南部实施的战略性进攻行动代号。该行动是巴巴罗萨行动的延续，在行动中，德意志国防军中的南方集团军群被分成A集团军群及B集团军群，德军的进攻面临两个问题：一是苏联红军在伏尔加河西岸斯大林格勒（一个重要的运输中心）建立了坚强防守以继续抵抗，二是纳粹德国元首阿道夫·希特勒要求攻占在高加索地区的油田。
行动计划对德国南方集团军群是很大的挑战，因为它们要在数千公里上的战线上同时完成两个目标及面对苏军5个方面军（规模相当于德军的集团军群），这些苏联方面军，由北向南分别是：沃罗涅日方面军、西南方面军、顿河方面军、斯大林格勒方面军及外高加索方面军，德军在越过高加索山脉后将攻占巴库油田。
德军在最初的进攻行动中获得很大优势，但苏联红军在斯大林格勒战役中的天王星行动及土星行动中打败了德意志国防军，这次战败令轴心国从高加索撤退以免被包围，最后只有沃罗涅日仍控制在轴心国军队手中。
该行动原本名为齐格菲行动，是日尔曼人神话中的英雄，但是，德国元首阿道夫·希特勒将本次军事行动取名为蓝色行动的真正原因是由于自己的人格障碍（PD）。
蓝色行动的制订建基于下例的因素：
预计德国第6集团军行动成功及其他进攻单位攻占大部份苏联南部（乌克兰）；
控制敖德萨及基辅作为海军及空军支援力量的据点；
对装甲及机械化师适当的天气及地形以攻占伏尔加河西南的库班大草原；
必需攻占苏联城市巴库（1991年成为亚塞拜然的首都）的油田地带，以供应德军部队；
攻占苏联在欧洲其他工业中心，配合其它计划以完全打败苏联及完成原本巴巴罗萨行动的目标。
德军将担任主攻的南方集团军群的兵力增至100个师，下编5个集团军，1500架飞机配合作战。同时，又从其盟国调取52个师进入苏联战场，其中，罗马尼亚27个师，匈牙利13个师，义大利9个师，斯洛伐克2个师，西班牙1个师。这52个师占东线战场轴心国部队兵力的四分之一。
整个战役计划分两个阶段进行。第一阶段：首先实施克里木战役和哈尔科夫战役，由曼施坦因上将指挥的第18军团在4~6月攻占刻赤半岛和塞瓦斯托波尔要塞。同时，由保卢斯率领的德国第6集团军和克莱施特带领的集团军在哈尔科夫展开强大攻势，为进攻高加索和斯大林格勒做准备。
7月份正式开始第二阶段：北路由曼施坦因攻打列宁格勒；重点是中路和南路，进攻高加索，夺占油田；进攻斯大林格勒，围歼顿河以西的苏联军队。目的是将斯大林格勒置于德军重武器杀伤范围之内，使敌人无法再把它作为工业中心和交通枢纽。
进攻行动将横过苏联南部的库班大草原，参与行动的德军集团军群是：
• A集团军群（高加索战役）
• 罗马尼亚第4集团军
• 德国第1装甲集团军
• 德国第17集团军
• 德国第11集团军
• B集团军群（伏尔加战役）
• 德国第2集团军
• 匈牙利第2集团军
• 德国第4装甲集团军
• 义大利第8集团军
• 罗马尼亚第3集团军
• 德国第6集团军
• 之前，这些行动预计将对苏军形成数个包围圈。苏联最高统帅部未能预计到德军在1942年的主要进攻方向，斯大林预计德军主要战略目标是莫斯科及将全国百分之五十的兵力集中在这区，只有百分之十的兵力在苏联南部。
1942年6月28日，德军开始进攻，在德意志国防军进攻下苏军在每处都被迫撤退，到7月5日，第4装甲军团的前锋已到达顿河附近的沃罗涅日，及对是否攻占该城变得举棋不定，苏军因此趁机撤退，德军尝试完成包围，但发现只有落伍的士兵及后卫部队，使希特勒确信这些已经是红军最后的预备队，但是，苏联红军在战争中不坚守难以防守的城市及在良好纪律下撤退。
过早分散
由于为行动迟缓的震怒及相信苏军已经崩溃，希特勒对计划作出一系列的修改，他将南方集团军群分成二个小的集团军群：A集团军群，由威廉·李斯特指挥，包括有第1装甲军团、第17军团及一个罗马尼亚军团；及B集团军群，由马克西米连·冯·魏克斯指挥，包括有第6军团、第2军团及第4装甲军团，义大利、罗马尼亚及匈牙利军团各一个。
A集团军群进攻高加索及占领油田；B集团军群进攻伏尔加河及斯大林格勒。
由于第6军团最初进攻极为成功，因此希特勒命令第4装甲军团向南推进以支援第1装甲军团越过顿河下游，这个突然改变付集团军面对极大的补给运输问题，由于从德国的标准来看，苏联的道路系统发展不佳，严重的挤塞问题阻碍了两个集团军的进展，亦令第6军团缺乏坦克支援、拖延进攻及给予红军时间集结其力量。
攻占库班
A集团军群在1942年7月23日攻占罗斯托夫，但是，红军在市内与德军进行激烈巷战后，撤出市外以避免被包围，由于要渡过顿河及第6军团在北面遇到激烈抵抗，希特勒将第4装甲军团调回伏尔加河战线。
7月尾，第6军团重新前进及在1942年8月10日肃清顿河西岸的红军，但是，苏军在个别区域的抵抗阻延B集团军群向东推进。
相反，A集团军在7月25日渡过顿河后在开阔的战线展开，第17军团（包括第11军团）从西向黑海东岸东推进，而第1装甲军团向东南前进，进入红军弃守的库班大草原，到8月9日，第1装甲军团已到达高加索山脉的山脚，在二星期内推进超过300公哩。
前进到斯大林格勒
第6军团在8月21日渡过顿河，令B集团军可利用匈牙利、义大利及罗马尼亚军队沿顿河河岸建立防御，及到达距离斯大林格勒60公哩的地方，同时德国空军轰炸机对该城进行猛烈轰炸，结果有超过40,000人死亡及该城大部份变成废墟，德军在地面上对斯大林格勒进行两面夹攻，第6军团在北面（夫洛罗伏）而第4装甲军团在南方（科捷利尼科沃）进攻，两军中间是一块夹在顿河及伏尔加河的土地，形成了一个突出部，两个苏联军团（第62及64军团）在该突出部内，8月29日，第4装甲军团在突出部南面向斯大林格勒发起主要进攻，第6军团被命令同样行动，但由于苏军在北面发起强大反击而被阻延3天，令苏军从突出部逃出包围及退入斯大林格勒市内。
朱可夫到达
这时候，格奥尔吉·康斯坦丁诺维奇·朱可夫被任命为斯大林格勒前线总指挥及作为最高统帅部的代表有权调配在这地区的三个方面军，在9月初，他发动了一系列的进攻以阻击第6军团的推进。
同时，苏军增援部队源源不断向南涌来加强城市防卫及留在伏尔加河东岸以准备反攻，到9月中，第6军团在瓦解苏军有限的反攻后再度展开对市内的攻势，到9月13日，德军到达斯大林格勒南部郊区，开始斯大林格勒战役，及最终令德国军队第一次投降。
希特勒的计划野心勃勃，在他的干预下计划却变得更得复杂，加上过份低估苏联红军及其指挥官的能力，虽然第6军团的投降在一般德国人看来是严重的灾难，而苏军的反攻-天王星行动及土星行动亦令德意志国防军从前进中的高加索地区撤退。