Немцы назначили штурм города на 13 сентября, о чем ночью, в момент обсуждения плана, Еременко доложил Сталину. Тот тут же приказал Жукову вылететь на Сталинградский фронт, а Василевскому на Юго-Восточный.
Оборона города проходила в удалении от 2 до 10 км и возлагалась на 62-ю армию от Рынка до Купоросной (50 км) и 64-ю от Купоросной до Ивановки (25 км). 62-я армия, на которую легла основная тяжесть обороны, провела небезуспешные бои на внутреннем обводе, где за 10 дней немцы понесли большие потери. Но к тому времени, когда соединения 62-й отошли непосредственно на городской обвод, армия насчитывала 40 тыс, человек против 100 тыс. у немцев, 723 орудия против 1435 немецких и 60 танков против 500. Паулюс и Гот замкнули, наконец, пустое кольцо, но не на берегу Волги и не в городе, а перед ним, западнее и им снова противостояли так и не окруженные 62-я и 64-я армии.
Сталинград, как объект «обороны-штурма» представлял узкую (от 2 до 5 км) полосу длиной в 60 км от р. Сухая Мечетка до Красноармейска и по сложившейся структуре разделялся на три части: северную — до завода «Красный Октябрь», центральную — от «Красного Октября» до Купоросного и южную — от Купоросного, включая Красноармейский район. Планировка: узкие прямоугольники кварталов с длинными прямыми продольными и короткими поперечными улицами. Это облегчало обороняющимся устройство баррикад и организацию огня, но и противнику позволяло вести сквозной обстрел, затрудняя маневр обороняющихся. На западе перед городом находились небольшие высоты, а непосредственно в город врезалось много оврагов (балок), что давало преимущества противнику в наблюдении и скрытном накоплении войск. Ширина Волги в районе Сталинграда — 1–2 км, переправы пароходные, паромные и лодочные. Основная — у Красной Поляны. Правый берег Волги, обрывистый и высокий создавал большие «мертвые пространства» недосягаемые для артиллерии врага, там располагались штабы и тылы. Местность в целом не выгодная для обороны, готовность которой к 10 сентября не превышала 25 %.
Подвоз боеприпасов на тракторах СТЗ-5 НАТИ. Сталинградский фронт, осень 1942 года.
Прочность и упорство обороны создавалось мужеством и моральной стойкостью войск, мощью огня, маневром сил и средств. Она отнюдь не была «лобовой, позиционной», а характерна исключительной маневренностью, причем больше с нашей стороны, ибо немецкая, связав основные силы штурмом, ограничила себе свободу маневра на флангах.
После неудавшихся попыток овладеть Сталинградом с севера поворотом 14-го танкового корпуса на юг вдоль Волги, Паулюс решил овладеть центром города атакой в лоб, с запада. 13 сентября в 8 часов утра после часовой мощной авиа- и артподготовки немцы нанесли два удара: силами двух пехотных дивизий от Городищ в направлении на Мамаев курган (высота 102,0) и двумя танковыми, одной моторизованной и пехотной дивизиями от Садовое и Зеленая Поляна на пригород Минина и Купоросное (схема 9). Замысел рассчитывался на выход к Волге, прежде всего у Мамаева кургана, занимавшего ключевое положение в плане города. Курган, как господствующая высота, разделял центр и весь Сталинград ровно пополам и открывал командный контроль над обеими половинами города, над Волгой, переправами и левым берегом. С захватом Мамаева кургана сразу же замыкались в два кольца и разорванная 62-я армия и обе половины города. С севера — от уже пробитого «коридора», с юга — от Купоросного.
В первый день штурма 13 сентября 35-я дивизия и 10-я бригада отбили атаки немцев на пригород Минина и Купоросное, на направлении же к Мамаеву кургану, немцам удалось в полосе 23-го танкового корпуса овладеть поселком МТС и поселком Аэродромный. Потери с обеих сторон были немалыми. Немцы потеряли до 1300 человек и около 40 танков, В нашей 6-й танковой бригаде, попавшей на острие удара, остались 1 из 15 боеспособных танков, и 30 человек из экипажей. В ночь на 14 августа и.о. командарма-62 Н. Крылов (назначенный В. Чуйков прибыл 14 сентября) организовал неожиданный для врага контрудар и немцы, сами изготовившиеся к атаке, вынуждены были отбивать его танками и авиацией.
Схема 9. Бои в центральной части Сталинграда 13 сентября 1942 года.
День 14 сентября был критическим. Паулюс двинул в атаки семь дивизий, 500 танков, авиацию, обрушил огонь тысячи орудий. Бои развернулись у Мамаева кургана, по реке Царица, у элеватора на окраине пригорода Минина. Немцы прибегали к хитростям: обозначали ложные атаки, перекрашивали свои танки под цвет советских, рисовали на них звезды. К исходу дня немцы овладели Мамаевым курганом, вышли к вокзалу Сталинград-1, взяли под автоматный обстрел центральную переправу. Казалось еще один нажим и город будет взят. В этой ситуации, когда судьба Сталинграда висела на часовых и минутных стрелках, Еременко решил: немедленно, днем, под непрерывным огнем противника, переправить через Волгу 13-ю дивизию Родимцева. Переправу прикрывали лишь офицеры штаба армии и комендантские взводы. Других сил не было. Дивизион «Катюш» подавил своим залпом немецких автоматчиков, и советские роты и батальоны прямо с паромов и лодок бросились в атаку. Немцы откатились от берега.