Но организовать оборону на этом рубеже войскам этих армий не удалось. 24-я танковая дивизия XXXXVIII корпуса, упредив отходящие войска 64-й армии, 31 августа прорвала средний обвод севернее Гавриловки. Поэтому А.И. Еременко к исходу 2 сентября отвел 62-ю и 64-ю армии на внутренний обвод. Соответственно 62-я армия заняла для обороны участок от Волги до железной дороги, соединяющей Сталинград с Донбассом, прикрыв, таким образом, город с севера и запада. Южнее до Ивановки оборонялась 64-я армия, прикрывая Бекетовку и Красноармейск. 57-я армия закрепилась на рубеже Ивановка, оз. Цаца.

Отход 62-й армии на внутренний обвод завершился 3 сентября. С оперативной точки зрения фронт армии после отхода схлопнулся «в точку». Вместо обороны в уставных или в близких к уставным плотностях на местности 62-я армия заняла оборону в городе, общая протяженность которого по берегу Волги составляла всего около 40 км. К этому моменту в состав 62-й армии входили 33-я и 35-я гвардейские, 87, 98, 112, 131, 196, 229-я и 399-я стрелковые дивизии, 10-я дивизия НКВД, 115, 124-я и 149-я стрелковые бригады. Общая численность войск 62-й армии составляла 54 тыс. человек. Со стороны 6-й армии Ф.Паулюса к городу вышли XIV танковый корпус (16-я танковая, 60-я и 3-я моторизованные дивизии), LI армейский корпус (44-я и 71-я пехотные дивизии), XI армейский корпус (100-я егерская дивизия и 369-я хорватский полк), XXIV танковый корпус (76-я и 295-я пехотные дивизии). Из состава 4-й танковой армии Г. Гота на южные подступы к Сталинграду вышел XXXXVIII танковый корпус (14-я и 24-я танковые дивизии, 29-я моторизованная дивизия). Общая численность участвовавших в боях за сам город немецких войск составляла примерно 100 тыс. человек.

У обеих сторон к началу городских боев за Сталинград оставалось довольно много бронетехники. Например, на 31 августа в 24-й танковой дивизии насчитывался 41 танк. Нет оснований считать, что другие немецкие танковые дивизии были в худшем состоянии. Пехотные соединения Паулюса поддерживались 177-м и 244-м батальонами штурмовых орудий. В город также отступили сравнительно крупные советские танковые силы. Отошел на восток и 30 августа вошел в состав 62-й армии 23-й танковый корпус (6-я гвардейская, 6, 27-я и 189-я танковые бригады). На 11 сентября в составе корпуса насчитывалось исправными 44 танка Т-34, 11 Т-70 и 1 Т-60. Неисправными числились, соответственно, 23 Т-34, 9 Т-70 и 12 Т-60. Часть этих машин была отремонтирована и пошла в бой. Также в городских боях принимала участие 133-я танковая бригада танков КВ (14 исправных и 8 неисправных машин на ту же дату).

Сразу после прорыва немецких танков к северной окраине Сталинграда началась спешная эвакуация населения города. Переправа людей на левый берег Волги производилась судами Сталинградского речного флота и Волжской военной флотилии. 23–24 августа, после того как все причалы были уничтожены ударами с воздуха, сталинградские речники организовали переправу катерами и баркасами. Этот этап эвакуации проходил под ударами с воздуха и даже артиллерийским огнем противника. Санитарный пароход «Бородино» с 700 ранеными был расстрелян прямой наводкой в районе Рынка и затонул, спаслось всего лишь около 300 человек. Такая же участь постигла и пароход «Иосиф Сталин» с эвакуируемыми жителями. Из находившихся на корабле 1200 человек спаслось вплавь всего около 150 человек.

Выход противника к внутреннему обводу создавал непосредственную угрозу захвата Сталинграда. Прижатая к Волге 62-я армия, все коммуникации которой теперь проходили по находившимся под постоянным воздействием авиации противника переправам через реку, самостоятельно долго продержаться не могла. Требовалось принять срочные меры, которые позволили бы отвлечь часть сил 6-й армии от города, ослабить его нажим и выиграть время для организации непосредственной обороны города и подтягивания резервов в него с левого берега Волги.

С этой целью Ставка ВГК директивами № 994171 и 994174 от 27 и 28 августа 1942 г. вновь усилила Сталинградское направление экс-резервными армиями. В начале сентября на усиление левого крыла Сталинградского фронта прибыли: 24-я армия генерал-майора И.В. Галанина (173, 207, 221, 292-я и 308-я стрелковые дивизии) и 66-я армия — генерал-лейтенанта Р.Я. Малиновского (49, 99, 120, 231, 299-я и 316-я стрелковые дивизии, 10-я и 69-я танковые бригады). 66-я армия — это бывшая 8-я резервная армия, а 24-я армия — бывшая 9-я резервная армия. Таким образом, к началу сентября 1942 г. уже семь из десяти формировавшихся в начале лета резервных армий были выкачаны на защиту Сталинграда и юго-западное направление в целом. Собственно под Сталинградом были задействованы 1-я (ставшая 64-й общевойсковой армией), 5-я (63-я), 7-я (62-я), 8-я (66-я) и 9-я (24-я) резервные армии. Кроме того, под Воронежем были задействованы 3-я (ставшая 60-й общевойсковой армией) и 6-я (6-я) резервные армии, а управление 1-й гвардейской армии переформировано из управления 2-й резервной армии. Конечно, самой задачей создававшихся резервных армий было парирование кризисов, но более интересным для советского командования было бы наращивание ими ударов на московском направлении. Однако отсутствие решительного успеха на Западном и Калининском фронтах и кризис на юге заставили задействовать под Сталинградом не только резервы, но и лучшие умы. Под Сталинградом уже работал А.М. Василевский, 27 августа Г.К. Жуков был назначен заместителем Верховного Главнокомандующего, а 29 августа вылетел в Камышин координировать действия экс-резервных армий к северу от Сталинграда.

Также в состав Сталинградского фронта были рокированы 7-й и 16-й танковые корпуса с воронежского направления. Управление 1-й гвардейской армии К.С. Москаленко передало занимаемый участок 21-й армии и переместилось в район севернее Сталинграда. В новом районе сосредоточения в его подчинение поступили 1-я и 38-я гвардейские, 24, 39, 41, 49, 84-я и 116-я стрелковые дивизий из резерва Ставки и одна дивизия, бывшая ранее в составе армии. К 4 сентября основные силы сосредоточиваемых армий выдвинулись на рубеж Самофаловка, Ерзовка.

Положение 6-й армии Ф. Паулюса к началу сентября было двойственным. С одной стороны, указанная в Директиве ОКВ № 41 от 5 апреля 1942 г. задача на этот период операции была выполнена. Волга как водная магистраль уже не могла быть использована. Сталинград перестал быть узлом коммуникаций. Промышленные предприятия были эвакуированы, разрушены или находились в зоне обстрела немецкой артиллерии и не могли продолжать работу. Именно так была обрисована в вышеупомянутой директиве задача немецких войск на этом направлении: «В любом случае необходимо попытаться достигнуть Сталинграда или по крайней мере подвергнуть его воздействию нашего тяжелого оружия, с тем чтобы он потерял свое значение как центр военной промышленности и узел коммуникаций» (Дашичев В.И. Указ. соч. С. 322). Осторожное «по крайней мере» было выполнено даже с некоторым перевыполнением плана: цеха СТЗ могли обстреливать не только тяжелые орудия, но и танки