0日，德军按原定计划将“南方集团军群”分成A、B两个集团军群：李斯特为“A集团军群”司令，目标为高加索的格罗兹尼、巴库油田，波克为“B集团军群”司令。7月13日，波克因行动迟缓被希特勒免职，魏克斯接过其指挥权。苏军此时也为指挥方便，将布良斯克方面军一分为二，建立沃罗涅日方面军，瓦杜丁任司令，罗柯索夫斯基任新成立的布良斯克方面军司令。原布良斯克方面军司令戈利科夫因指挥失当被撤职。

    7月17日，希特勒命令霍斯第4装甲军团掉头南下，协助克莱斯特第1装甲军团强渡顿河，丧失了与保罗斯第6军团一起兵不血刃拿下斯大林格勒的良机。第6军团现在孤掌难鸣，而克莱斯特本不用别人帮忙，霍斯的前来反占用了其行军道路，造成极大混乱。7月30日，希特勒思路又变，认为夺取高加索油田取决于斯大林格勒的占领，遂又令霍斯第4装甲军团调头北上，重新转入对斯大林格勒的进攻。就在霍斯军团来回瞎折腾之际，苏军在斯大林格勒方向的战线迅速得到加强。8月9日，霍斯被阻于斯大林格勒东南方向，被迫取守势。而这时，北面的第6军团又发动了强大攻势，8月19日，肃清斯大林格勒外围，进逼该城市区。8月23日，德军从城市北面抵达伏尔加河畔，割断苏军62集团军同主力的联系，9月10日，崔可夫将军接任苏军62集团军司令员，负责死守该城。

    20世纪初叶，斯大林格勒被称做沙皇城，是一个人口不过5万的小城，但作为石油、粮食、木材、羊毛、盐、鱼的交易中心已有相当重要的地位。在更早的时候，这座位于卡莫克大草原与顿河交界的古城，也是对抗亚洲游牧部落骑士的欧洲防线的始点。1918年斯大林曾在此抵抗白匪高尔察克哥萨克骑兵的进攻，并获得胜利。当时叫察里津，为表纪念，更名为斯大林格勒，但今天，它的威胁却来自西面的日耳曼人。它扼伏尔加河之要津，这条古老的运河现在已成为战时南北运输的大动脉，高加索的汽油就靠它通过航运，源源供给各个战场的苏军。因此，斯大林格勒被形象地喻为“伏尔加河的钥匙”。

    到1942年9月15日为止，德军在斯大林格勒前线的态势是：从沃罗涅日到斯大林格勒，沿顿河河岸一字排开的是德军的第2军团、匈牙利第2军团、意大利第8军团、罗马尼亚第3军团、德军第6军团，在该城南面又紧挨着罗马尼亚第4军团。哈尔德和保罗斯都担心附庸国军队防守的左翼顿河防线上潜伏着危机，但希特勒不以为然，反认为哈尔德意志消沉，于9月24日将他免职，让资历低下的蔡茨勒出任参谋总长。苏军方面，从沃罗涅日到斯大林格勒沿顿河一线，展开的是沃罗涅日方面军、西南方面军、顿河方面军、斯大林格勒方面军。从7月起，苏军已在中亚地区秘密组建战略预备队。9月初，斯大林委托朱可夫和华西列夫斯基两人筹划在斯大林格勒大反攻的计划。当斯大林格勒城正酣战未休之际，这些已完成训练和装备良好的庞大战略预备军团，正源源开往顿河、伏尔加河前线，这一切都为德国情报部门所获知，但希特勒却根本不予相信。

    9月15日到11月19日，德军为夺取斯大林格勒，夜以继日地猛攻，苏军第62集团军和第64集团军为固守伏尔加河左岸几小块阵地，拼死以战。每一条街、每一堵墙、每一幢房屋、每一层楼面，都反反复复地来回冲杀了无数个回合，仍然不见分晓。起初德军以步兵集团冲锋，不见效果，继而以大炮、飞机轰炸，将城市炸成废墟，这样反倒对防守的一方有利，凭借废墟，苏军进行了有效的抵抗。

    当崔可夫第62集团军使德军在坚城之下进退两难时，苏军庞大的预备队已秘密进入反攻阵地。11月19日，在斯大林格勒北面，瓦杜丁西南方面军第5坦克集团军、第21集团军在顿河登陆场谢拉菲莫维