К августу в составе Сталинградского корпусного района ПВО под командованием полковника Е. А. Райнина насчитывались 566 зенитных орудий, 470 зенитных пулеметов, 81 аэростат заграждения. 102-я ИАД ПВО полковника Красноюрченко располагала 60 истребителями. Ни один другой город Поволжья не мог и мечтать о таком количестве оружия. Кроме того, вокруг Сталинграда располагались пять радиолокационных станций, обеспечивавших сплошное поле наблюдения. Зенитная оборона делилась на семь секторов, каждый из которых прикрывался одним полком. В то же время условия противовоздушной обороны значительно ухудшились. Глубина системы ВНОС на подступах к городу сократилась с 250 до 50 км. Чтобы увеличить возможности системы наблюдения за небом, посты наблюдателей были размещены на крышах наиболее высоких зданий и на господствующих высотах. Кроме того, в городе действовали около 500 групп самозащиты, в подвалах каменных зданий были оборудованы более 300 бомбоубежищ, а также сотни щелей. В них в общей сложности могли укрыться 180 тыс. человек, однако это удовлетворяло потребности только наполовину. Траншеи были вырыты повсюду: во дворах, в парках и скверах, у трамвайных остановок, на рынках, между заводских цехов. В распоряжении начальника МПВО Сталинграда Пигалева находились 30 военизированных пожарных команд общим числом в две тысячи бойцов. Из техники имелись несколько десятков автонасосов ЗиС, два пожарных поезда и два парохода.

Тем временем командующий 4-м воздушным флотом Вольфрам фон Рихтхофен все более усиливал 8-й авиакорпус, нацеленный на Сталинград. В начале месяца на аэродром Россошь перебазировались штаб и I./KG27. Затем 9—10 августа на недавно освоенный аэродром Тацинская в полном составе перелетела 76-я бомбардировочная эскадра под командованием оберста Эрнста Борманна.

Тимофей Хрюхин, командовавший в 1942 г. 8-й воздушной армией

Иван Красноюрченко, командовавший в 1942 г. 102-й ИАД ПВО

Вольфрам фон Рихтхофен, в 1942–1943 гг. командовавший 4-м воздушным флотом

Мартин Фибиг, в 1942–1943 гг. командовавший 8-м авиакорпусом

Остальные эскадры пока продолжали действовать с дальних баз в Донбассе. Аэродромы истребителей Люфтваффе также все ближе придвигались к Волге. С этого дня налеты на Сталинград и прилегающие объекты стали практически непрерывными и усиливались с каждым днем.

Утром 9 августа группа из двенадцати Не-111 совершила налет на поселок Красноармейск, сбросив бомбы на пристани и железнодорожную станцию Сарепта. Цель для атаки была выбрана на редкость удачно, т.к. на путях в тот момент находились около 500 вагонов со снарядами, два эшелона с танками и 280 вагонов с орудиями! Несколько составов мгновенно взлетели на воздух, одновременно с этим в затоне взорвались баржи с боеприпасами. Сила взрыва была такой, что грохот докатился до тракторного завода, находившегося в 30 км от эпицентра. Затем люди со сталинградских улиц увидели, как над Красноармейском взметнулся огромнейший столб дыма, огня и пыли. Все поняли, что в поселке произошло нечто ужасное…

И действительно, пожары, вызванные бомбежками и взрывами, быстро достигли огромных масштабов. Пламя перекинулось на жилые дома и хозяйственные постройки, во все стороны разлетались и взрывались артиллерийские снаряды и ракеты для «Катюш». Перепуганные и контуженные жители метались из стороны в сторону, пытаясь спастись от огня и осколков. Первый секретарь обкома Чуянов в это время находился в управлении НКВД у Воронина. Услышав взрывы, он сразу позвонил в Кировский райком партии. Узнав страшные подробности катастрофы, Чуянов немедленно отдал приказ направить в Красноармейск городские пожарные автонасосы и суда.

Через полчаса, рассекая форштевнем нефтяные пятна, к месту, напоминавшему ад, уже подходили пароходы «Самара» и «Гаситель». Капитан последнего П. В. Воробьев позднее вспоминал: «Когда мы пришли в затон, кругом все пылало, и сильные взрывы чуть было не сбросили меня с капитанского мостика. На „Гасителе“ полопались все стекла. Часы и барометр сорвало. Мы подошли к берегу, протянули три линии рукавов, начали тушить баржи и вагоны с боеприпасами. Взрывавшиеся снаряды летели через нас».

Пока прибывшие пожарные команды пытались бороться с огнем, уцелевшие машинисты, сцепщики, составители и стрелочники спасали сохранившиеся грузы и сумели вывезти из зоны поражения 13 паровозов с вагонами. Пламя полыхало весь день и вечер и лишь поздней ночью очаги огня удалось локализовать. Последствия налета оказались поистине ужасающими. Были разбиты все причалы и дебаркадеры, сгорели сотни вагонов и различная техника. В результате Сталинградский фронт в критический момент лишился большей части запаса артбоекомплектов. Поселок выгорел на 80%, при этом погибли и получили ранения сотни жителей. Станция Сарепта была практически стерта с лица земли.

В 08.00 10 августа девять «Хейнкелей» на высоте 40—50 м снова незамеченными подошли к Сталинграду и группами по три самолета атаковали аэродромы Воропоново и Центральный, сбросив на них осколочные бомбы. В результате были уничтожены множество советских истребителей и других самолетов. Были убиты генерал-лейтенант артиллерии Мешков, два полковника и еще несколько офицеров, оказавшихся в момент налета на взлетной полосе. А уже в 08.15 Ju-88 из KG76 с пикирования атаковали станцию Воропоново. Вследствие прямых попаданий взорвался эшелон с боеприпасами, и над поселком взметнулся огромный столб пламени. Грохот взрыва снова пронесся по улицам Сталинграда, повергнув жителей в панику.

Во второй половине дня 10 августа налеты германской авиации возобновились. На этот раз «Юнкерсы» бомбили позиции зенитных батарей в южной части Сталинграда и на подступах к нему. Бомбардировщики, невзирая на отчаянный зенитный огонь, действовали на малых высотах, в результате чего, по воспоминаниям зенитчицы Матвеевой, один Ju-88 был подбит 8-й батареей 748-го ЗенАП, задымил и стал снижаться. При этом пилот, видимо, пытался развернуть машину на запад. Пролетев над городом, оставляя толстый дымный след, «Юнкере» ушел за Волгу и там рухнул на землю.

Одновременно с этим над Сталинградом происходили и многочисленные воздушные бои с участием истребителей. 11 августа группа МиГ-3 из 439-го ИАП ПВО патрулировала на небольшой высоте в районе Сталинграда, когда их внезапно со стороны солнца атаковала пара «Мессершмиттов». Самолет старшего лейтенанта Погребяка вспыхнул и начал падать. Пилот, получив ранения в ноги и руки, все же смог покинуть горящий «МиГ» и опустился на парашюте. Что удивительно: остальные советские пилоты даже не заметили атаку противника и падающий самолет своего товарища, продолжив патрулирование, не меняя ни скорости, ни высоты! Впрочем, «сталинских соколов» частично оправдывает полное отсутствие у них радиосвязи.