Фактор нажима извне начал действовать уже в первые дни сентября. Войска 1-й гвардейской армии, не успев подтянуть артиллерию усиления и средства ПВО, без достаточной подготовки перешли 3 сентября 1942 г. в наступление с целью отвлечь на себя силы противника из-под Сталинграда. Уже 5 сентября в бой были введены войска 24-й и 66-й армий, которые также еще не успели закончить полностью сосредоточение, не имели достаточных артиллерийских средств, не успели вскрыть систему обороны противника и организовать наступление. Дивизии шли в бой прямо после совершенного ими пятидесятикилометрового марша. Однако этот рывок стал спасительным для обороны города. Из его штурма был исключен сильнейший по числу пехотных соединений корпус армии Паулюса и единственный полноценный танковый корпус. В VIII корпусе было четыре пехотные дивизии: 284, 305, 389-я и 376-я. Достаточно сказать, что всего в 6-й армии было одиннадцать пехотных дивизий.

Сталинград, как и Курск, является одним из жупелов сторонников пассивной стратегии. Находившаяся на голодном пайке в плане обеспечения пополнением, боеприпасами и продовольствием 62-я армия имела весьма скромные оборонительные возможности. В случае пассивности окружающих Сталинград советских войск она бы повторила судьбу Приморской армии в Севастополе в июне 1942 г. Обороняться с Волгой за спиной в развалинах города против нормально снабжаемой армии, у которой развязаны руки, можно, но недолго. Разворот на Сталинград VIII и XIV корпусов привел бы к выковыриванию защитников из остатков жилых домов и заводов и сбрасыванию их в Волгу.

Вследствие всех вышеуказанных причин в первой половине сентября в полную силу начались уличные бои за Сталинград. Паулюс стремился как можно быстрее развязать себе руки против непрекращающихся атак с северо-восточного фланга. Немецкие войска медленно, но неуклонно продвигались к ключевым точкам города — вокзалу, Мамаеву кургану и другим. По итогам первых дней борьбы за сам город утром 8 сентября от руководства 62-й армией был отстранен А.И.Лопатин. Временно исполняющим обязанности командующего армией стал начальник штаба армии генерал-майор Н.К.Крылов. Он уже имел большой опыт обороны городов, будучи начальником штаба Приморской армии в ходе боев за Одессу и Севастополь. Н.К.Крылова оставили в прежней должности, а в командование 62-й армией 12 сентября вступил генерал-лейтенант Василий Иванович Чуйков. Именно с его именем связывают успешную оборону Сталинграда осенью 1942 г.

Однако к моменту прибытия нового командующего положение 62-й армии было отнюдь не блестящим.

14 сентября немцы захватили пункт, господствующий над всем городом, — Мамаев курган (высота 192).

15 сентября 6-я армия Ф.Паулюса и 4-я танковая армия Г.Гота соединились в районе реки Царица. С этого момента за весь ход операций в городе стало отвечать командование 6-й армии. XXXXVIII танковый корпус был передан в армию Ф.Паулюса. Соответственно 4-я танковая армия получила задачу очистить от советских войск западный берег Волги южнее Сталинграда.

Одновременно перешли в наступление войска, нажим которых на VIII и XIV корпуса обеспечивал успешное ведение обороны в Сталинграде. Во исполнение указаний Верховного Главнокомандующего «немедленно ударить по противнику и прийти на помощь сталинградцам» войска левого крыла Сталинградского фронта силами 24-й, 1-й гвардейской и 66-й армий в течение сентября провели две наступательные операции. Их задачей был разгром прорвавшейся к Волге группировки противника и соединение с 62-й армией. В октябре за ними последовала еще одна наступательная операция.

Для атаки Сталинграда с севера 6-я немецкая армия в начале сентября практически могла выделить только LI армейский корпус. Несмотря на все сложности с переправой войск на правый берег Волги, в 62-ю армию поступали резервы. В течение двух ночей 15 и 16 сентября в Сталинград переправилась 13-я гвардейская стрелковая дивизия А.И.Родимцева. Она восстановила силы после ударов «Блау» в июне и июле и стала сильным аргументом в борьбе за Сталинград. Совместно с 137-й танковой бригадой (12 танков Т-60, более тяжелые машины было почти невозможно переправить через Волгу) дивизия А.И.Родицева смогла контратакой вернуть позиции в районе Мамаева кургана и обеспечила прочную оборону одного из двух сталинградских вокзалов.

На южную окраину города и на Бекетовку (южный пригород Сталинграда) наступал XXXXVIII танковый корпус. На 18 сентября 1942 г. в 24-й танковой дивизии корпуса Гейма насчитывалось всего 22 боеготовых танка. Бои в Сталинграде приняли затяжной характер. Уже 20 сентября Ф.Гальдер, оценивая военные действия под Сталинградом, вынужден был признать, что «все больше и больше ощущается постепенное истощение наступающих войск».

18 сентября также состоялась вторая наступательная операция войск Сталинградского фронта. Основные силы фронта теперь концентрировались на его левом крыле. На правом крыле 63, 21 -я и 4-я танковая армии обороняли фронт в 480 км. На левом крыле на фронте прорыва шириной в 24 км концентрировались две армии — 1-я гвардейская и 24-я. Первая была построена на фронте 18 км в три эшелона: первый эшелон — пять стрелковых дивизий, танковый корпус, три танковые бригады и все средства усиления; второй эшелон — три стрелковые дивизии, один танковый корпус; третий эшелон — одна стрелковая дивизия и один танковый корпус (в резерве командующего армией). Вторая была построена на фронте 6 км в два эшелона: первый эшелон — две стрелковые дивизии, две танковые бригады, все средства усиления; второй эшелон — две стрелковые дивизии. 66-я армия тремя дивизиями прикрывала фланг 24-й армии.

Обстановка в полосе наступления 1-й гвардейской и 24-й армий напоминала Западный фронт времен Первой мировой войны, когда на сравнительно узком пространстве были собраны крупные массы войск. Несмотря на большую протяженность фронта группы армий «Б» и советских войск на сталинградском направлении 35-километровый отрезок между Доном и Волгой стал филиалом плотного позиционного фронта. Здесь Красная Армия прошла по тем же граблям, по которым ходила французская армия в 1915—1916 гг. Пехота ожидала от артиллерии и танков полного подавления системы огня, своего оружия не использовала и не была достаточно обучена. Поэтому начавшееся наступление к 26 сентября привело лишь к незначительному тактическому успеху. Основным эффектом было удержание фронтом на север (с учетом XVII корпуса против 21-й армии) более чем половины войск армии Паулюса.

Тем временем на фронт под Сталинградом прибыл еще один прославленный советский военачальник — К.К.Рокоссовский. 30 сентября 1942 г. он возглавил Донской фронт, образованный путем переименования Сталинградского фронта. Теперь К.К.Рокоссовский должен был организовать наступление на северный фланг 6-й армии 1-й гвардейской, 24-й и 66-й армий.

Нажим с севера на группировку немцев под Сталинградом становился все более актуальным. До 26 сентября боевые действия шли в основном за центральную и южную части города. На отдельных участках фронта немецким войскам удалось выйти к Волге. С 27 сентября по 4 октября развернулись напряженные бои за заводские поселки «Красный Октябрь» и «Баррикады». 4 октября начались бои непосредственно за эти заводы. Войска 62-й армии вели бои в исключительно тяжелых условиях. При фронте протяженностью 25 км глубина оборонительной полосы армии составляла всего от 200—300 м до 2,5 км. Маневр из глубины был невозможен из-за отсутствия постоянных переправ через Волгу, а маневр по фронту мог осуществляться только по узкой прибрежной полосе и лишь в ночное время, так как вся глубина простреливалась всеми видами огня противника. В ночь с 26 на 27 сентября остатки разбитых 42-й и 92-й стрелковых бригад отступили на левый берег Волги, в район Красной Слободы. Достаточно было войскам Сталинградского фронта ослабить нажим на XIV корпус Хубе, как встречными ударами 60-я моторизованной и 100-й легкопехотной дивизии были окружены к западу от СТЗ в районе Орловки 115-я стрелковая и 2-я мотострелковая бригады.