17 июля войска 6А противника подошли к рубежу р. Чир и, преодолевая сопротивление передовых отрядов 62А Сталинградского фронта, вынудили их к 22 июля отойти на основной рубеж обороны.

23 июля войска противника подошли к основному рубежу обороны Сталинградского фронта. 14 тк и 8 ак вышли на рубеж Клетская — Слепихин и с ходу атаковали войска правого фланга 62А Сталинградского фронта. Противник, имея в первом эшелоне тд — 1, мд — 2, пд — 2, преодолел сопротивление противостоявших 3 стрелковых дивизий 62А, усиленных танковой бригадой и несколькими танковыми батальонами, прорвал оборону и, развивая наступление, к исходу 25 июля вышел к правому берегу р. Дон в районе Каменский, охватив с севера войска левого фланга 62А.

Для восстановления положения в полосе 62А командующий войсками Сталинградского фронта ввел в сражение 1 и 4 ТА, еще не завершившие формирование и укомплектованные танками только на 40%. 25 июля 1 ТА (тк — 2, сд — 1) нанесла контрудар из района НП Калач в северо-западном направлении и остановила продвижение на юг вдоль р. Дон войск 14 тк противника, пытавшегося охватить с востока войска левого фланга 62А. 27 июля 4 ТА (тк — 1, сд — 1) нанесла контрудар из района НП Трехостровская в западном направлении, прорвала кольцо окружения противника вокруг 2 дивизий правого фланга 62А в районе НП Верхне-Бузиновка, вместе с ними организованно отошла и закрепилась на рубеже Ореховский — Евлампиевский. 27 июля 21А частью сил нанесла контрудар с севера в направлении на НП Клетская, однако он успеха не имел.

К исходу 27 июля продвижение войск 14 тк и 8 ак было остановлено, и противник перешел к обороне на достигнутом рубеже Клетская — Каменский — Манойлин. Для наращивания усилий в районе образовавшегося выступа противник предназначал 17 ак (пд — 2), продолжавший выдвижение из глубины.

25 июля противник силами 24 тк и 51 ак (тд — 1, пд — 3) с рубежа Суровикино — Суворовский перешел в наступление против войск правого фланга 64А, преодолел их сопротивление и вынудил к отходу.

64А частью сил отошла на рубеж Суровикино — Рычков вдоль железной дороги и прикрыла левый фланг и тыл 62А, частью сил переправилась через р. Дон и развернулась на рубеже обороны по его восточному берегу. Попытки противника продвинуться на север из района НП Нижне-Чирская для захвата переправ через р. Дон и окружения 62А были пресечены.

24 тк и 51 ак противника были вынуждены прекратить продвижение и перейти к обороне на достигнутом рубеже до подхода выдвигавшегося из глубины 11 ак (пд — 2). Наступление 6А противника было остановлено, попытка прорваться к Сталинграду и овладеть городом с ходу сорвана.

В связи с этим германское командование приняло решение привлечь к действиям на сталинградском направлении 4 ТА (48 тк, 4 ак, 6 ак рум.) в составе пд — 6, тд — 1, мд — 1. Замыслом противника предусматривалось: 4 ТА из района Николаевская — Цимлянская — Дубовское — Мартыновка развить наступление вдоль железной дороги Тихорецк — Сталинград, нанести главный удар с юго-запада, прорвать оборону советских войск и овладеть Сталинградом; 6А разгромить войска 62 и 64А на правом берегу р. Дон, подготовить рубежи перехода в наступление и с подходом 4 ТА к рубежу нанесения удара нанести другой удар с запада на Сталинград.

Ставка ВГК, используя оперативную паузу, приняла меры к укреплению обороны Сталинграда. На южном фасе внешнего обвода между р. Дон и р. Волга была развернута 57А из резерва Сталинградского фронта (сд — 2, истребительные бр — 1, осб — 10), на ее усиление было направлено сд — 3, тк — 1. Из резерва Ставки ВГК на усиление Сталинградского фронта в период с 25 по 31 июля было направлено сд — 11, тк — 4, отбр — 8. 31 июля 51А Северо-Кавказского фронта была передана в состав Сталинградского фронта.

31 июля 4 ТА противника перешла в наступление в направлении Котельниково — Сталинград. 2 августа, преодолевая сопротивление отходивших вдоль железной дороги Тихорецк — Сталинград соединений 51А, главные силы 4 ТА противника передовыми частями вышли в район Котельниково.

В целях повышения плотности обороны на подготовленном рубеже по внешнему оборонительному обводу 64А была отведена с р. Дон и заняла южный фас обвода от р. Дон до Плодовитое. 57А заняла оборону в полосе Плодовитое — Райгород. С целью задержать продвижение 4 ТА в район Котельниково была выдвинута оперативная группа в составе сд — 3, тбр — 1, сбр — 1. Попытка успеха не имела, и сохранившие боеспособность войска оперативной группы после неудачных боев 5 августа отошли на северный берег р. Аксай и были переданы в состав 64А. Основные силы 51А отходили на восток, ведя сдерживающие бои с войсками 4 ак противника.

5 августа передовые соединения 4 ТА противника подошли к внешнему оборонительному обводу в районе Абганерово — Плодовитое. Попытки прорвать оборону 64 и 57А продолжались до 9 августа, но успеха не имели, и 4 ТА противника наступательные действия была вынуждена прекратить.

5 августа по решению Ставки ВГК Сталинградский фронт, протяженность полосы обороны которого к этому времени достигла 700 км, был переформирован в два фронта: Сталинградский (63, 21А, 4 ТА, 62А, 8 ВА) и Юго-Восточный (64, 57, 51А, 1 гв. А). 9 августа Ставка ВГК для достижения более тесного взаимодействия войск этих фронтов приняла решение подчинить Сталинградский фронт командующему войсками Юго-Восточного фронта, сосредоточив руководство обороной Сталинграда в одних руках.

К 7 августа 6А противника завершила перегруппировку войск 17 и 11 ак. Нарастив усилия в полосе обороны 62А, с утра 7 августа 6А противника перешла в наступление, нанося два удара по сходящимся направлениям на Калач: с севера силами 4 дивизий (тд — 1, мд — 2, пд — 1), с юга силами 3 дивизий (тд — 1, пд — 2). Прорвав оборону войск 62А, противник вечером 8 августа вышел с севера и юга в район западнее НП Калач и замкнул кольцо окружения вокруг 4 дивизий 62А. 3 дивизии 62А отошли на левый берег р. Дон и развернулись на внешнем оборонительном обводе в полосе Вертячий — Ляпичев. 14 августа отдельные части окруженных дивизий 62А прорвались из окружения и переправились на восточный берег р. Дон.

К 15 августа противник сосредоточил в районе южнее НП Клетская ударную группировку, перебросив сюда соединения, которые были заменены в полосе обороны противника по р. Дон соединениями 8А (итал.). 15 августа ударная группировка 6А противника (пд — 7, тд — 1, мд — 2) нанесла удар в полосе обороны 4 ТА Сталинградского фронта в направлении на НП Трехостровская. Под давлением превосходящих сил противника советские войска были вынуждены отойти за р. Дон и к вечеру 17 августа развернулись на внешнем оборонительном обводе в полосе устье р. Иловля — Вертячий. 17 августа 3 дивизии 1 гв. А, прибывшей из резерва Ставки ВГК, развернулись на рубеже Кременская — Сиротинская — устье р. Иловля и остановили дальнейшее продвижение противника, удержав плацдармы на правом берегу р. Дон.

17 августа 51А, завершив организованный отход войск, заняла оборону, развернувшись на рубеже оз. Цаца — оз. Сарпа (южн.).

Осуществив подготовку 4 ТА к продолжению наступления (9—17 августа), овладев правым берегом р. Дон в большой излучине и значительно улучшив к 17 августа оперативное положение войск 6А, германское командование приняло решение для овладения Сталинградом нанести два одновременных, согласованных по задачам удара:

6А силами 14 тк, 8, 51 ак (пд — 6, тд — 1, мд — 2) — в общем направлении Вертячий — северная часть Сталинграда; действия войск на главном направлении обеспечить силами 17 и 11 ак, прикрывавшими левый фланг ударной группировки;

4 ТА силами ударной группировки (пд — 6, тд — 2, мд — 1) — в общем направлении Абганерово — южная часть Сталинграда; действия сил на главном направлении обеспечить, прикрывая левый фланг силами 6 ак (рум.).

19 августа ударные группировки 6А и 4 ТА противника перешли в наступление. Войска 6А в ходе ожесточенных боев 19—20 августа форсировали р. Дон, 23 августа прорвали оборону Сталинградского фронта на стыке 4 ТА и 62А и к исходу дня вышли к Волге севернее Сталинграда в районе НП Ерзовка. В течение суток 23 августа противник нанес несколько воздушных ударов по Сталинграду, при этом 4-й воздушный флот совершил около 2000 самолето-вылетов. Городу были нанесены значительные разрушения.

Войска Сталинградского фронта нанесли во фланг прорвавшемуся противнику несколько контрударов с севера, из района Самофаловка, что вынудило противника развернуть 14 тк и 8 ак фронтом на север и ослабить удар непосредственно на Сталинград. Выдвинутые на подготовленные рубежи обороны истребительные батальоны, отряды народного ополчения, части 10-й дивизии НКВД, противотанковые истребительные полки отразили попытки передовых частей противника ворваться в город с севера. 62А отходила, ведя упорные бои. К исходу 28 августа противник был остановлен на северо-западных подступах к Сталинграду. 29 августа 62А, отрезанная от основных сил Сталинградского фронта, была передана в состав Юго-Восточного фронта.

4 ТА противника в ходе боев 19—23 августа существенного успеха не имела. Вклинившись в оборону 57А на глубину до 25 км, противник был остановлен введенными в сражение резервами 64 и 57А. Германское командование приняло решение перебросить 48 тк в район северо-западнее Абганерово, изменив район сосредоточения основных усилий. 29 августа оборона 64А была прорвана, и танковые дивизии противника продвинулись в район Гавриловка, создав угрозу тылам 62 и 64А. Упреждая отвод войск 62 и 64А на средний оборонительный обвод, противник преодолел его и вынудил командующего войсками Юго-Восточного фронта отвести войска 62 и 64А сразу на внутренний оборонительный обвод. 2 сентября 62А заняла оборону на участке от Волги до железной дороги Сталинград — Ворошиловград на северных и западных подступах к городу; 64А обороняла участок от железной дороги до Ивановки; правый фланг 57А был развернут по рубежу Ивановка — оз. Цаца.

Выход противника к внутреннему оборонительному обводу создал непосредственную угрозу его прорыва в Сталинград. Ставка ВГК приняла меры для усиления левого крыла Сталинградского фронта. В начале сентября в район севернее Сталинграда из резерва Ставки ВГК прибыли 24А (сд — 5), 66А (сд — 5, тбр — 2), тк — 2, а также было выведено управление 1 гв. А с одной стрелковой дивизией, которому были подчинены прибывшие резервы Ставки ВГК (сд — 6). 4 сентября войска армий развернулись на рубеже Самофаловка — Ерзовка в готовности к ведению активных действий с целью отвлечения части сил ударной группировки противника от участия в сражении за овладение Сталинградом. Из состава 6А противника на Сталинград с севера мог наступать только 51 ак, из состава 4 ТА на южную окраину и Бекетовку — 48 тк. Активные действия армий левого крыла Сталинградского фронта (в течение сентября были проведены 3 наступательные операции) позволили войскам 62 и 64А до 13 сентября задержать противника на внутреннем оборонительном обводе, а в дальнейшем затруднили наращивание им усилий при ведении боев в городе.

В середине сентября противник начал штурм города, в котором участвовали войска 6А с переданным ей 48 тк. 4 ТА должна была очистить от советских войск западный берег р. Волга южнее Сталинграда. До 26 сентября велись бои за центральную и южную части города, с 27 сентября по 4 октября — за заводские поселки Красный» и Баррикады, с 4 октября — за эти заводы. Бои в городе характеризовались исключительным упорством и высокой активностью. Темп наступления противника снижался: в сентябре он составлял 250 м в сутки, в первой половине октября — 60 м, во второй половине октября продвижение противника прекратилось.

28 сентября по решению Ставки ВГК Сталинградский фронт был переформирован в Донской (63, 21, 24, 66А, 1 гв. А, 4 ТА, 16 ВА), Юго-Восточный фронт — в Сталинградский (62, 64, 57, 51, 28А, 8 ВА). Это способствовало повышению устойчивости, надежности и оперативности управления войсками.

14 октября германское командование отдало войскам 6А и 4 ТА приказ о переходе к обороне за исключением соединений, которые вели бои в городе. Но решить поставленную им задачу по овладению городом они уже не могли.

Войска 62А прочно удерживали плацдармы в районах севернее Сталинградского тракторного завода, завода «Баррикады» и северо-восточной части Сталинграда. Войска 64, 57 и 51А занимали плацдарм южнее Сталинграда по рубежу Песчанка — оз. Сарпа (сев.) — оз. Цаца — оз. Сарпа (южн.).

31 октября с целью дальнейшего совершенствования организационной структуры группировки войск на южном крыле советско-германского фронта по решению Ставки ВГК был вновь сформирован Юго-Западный фронт (1 гв. А, 21А, 5 ТА, 17 ВА).

Наступившая в середине октября оперативная пауза в действиях советских и германских войск на сталинградском направлении завершала оборонительный период Сталинградской битвы.

В ходе летне-осенней кампании 1942 г. противник достиг значительного успеха на южном фланге советско-германского фронта, продвинувшись на 500—650 км, выйдя к р. Волга в районе Сталинграда и овладев несколькими перевалами Главного Кавказского хребта. Были полностью захвачены Донецкий угольный бассейн, сельскохозяйственные районы Дона и Кубани, часть нефтеносных районов Кавказа, прерваны важнейшие коммуникации южного направления. Противник овладел территорией, на которой до войны проживало 44,5% населения СССР, располагалась крупнейшая промышленная база металлургии и машиностроения, находилось 47% всех посевных площадей СССР. Военно-экономическому потенциалу Советского Союза был нанесен весьма существенный ущерб, повлиявший на возможности снабжения Вооруженных Сил материальными средствами, оснащения вооружением и военной техникой вновь формируемых объединений и восполнения потерь (с мая по ноябрь 1942 г. потери составили более 10 000 танков, 40 000 орудий и минометов, 7000 самолетов).

Однако, несмотря на тяжелое поражение, действующие фронты южного фланга советско-германского фронта сохранили боеспособность. Устойчивость стратегической обороны не была нарушена. Государство полностью сохранило способность контролировать состояние стратегической обстановки и реагировать на ее изменения. Планомерное развертывание стратегических резервов обеспечило наращивание усилий в обороне на сталинградском направлении, что в конечном счете вынудило противника прекратить наступление. За период апрель—октябрь 1942 г. на юго-западное направление было выделено из резерва Ставки ВГК стрелковых дивизий — 64%, танковых корпусов — 76%, механизированных корпусов — 40%, танковых бригад — 62%, стрелковых бригад — 46%. Морально-психологическое состояние личного состава было устойчивым и обеспечивало сохранение боеспособности частей и соединений в условиях ведения тяжелейших боев с численно превосходящим противником, больших потерь личного состава, поспешного отступления, потери управления и неопределенности обстановки. Благодаря величайшей стойкости и самоотверженности бойцов и командиров организованная оборона отличалась исключительным упорством и активностью. В ходе оборонительных боев и сражений росло боевое и оперативное мастерство командующих, командиров и штабов всех уровней, приобретался опыт действий в сложных условиях обстановки. Несмотря на величайшие экономические трудности, страна обеспечивала снабжение действующих фронтов материальными средствами. Эти факторы были решающими в достижении цели — остановить наступление противника. Дорогой ценой, на далеких от границы государства вынужденных рубежах цель эта была достигнута.

Одновременно с завершением оборонительного периода Сталинградской битвы началась подготовка войск фронтов юго-западного направления к переходу в контрнаступление, продолжавшаяся до середины ноября 1942 г.