Теперь наступление на Сталинград приходилось вести фронтально и, разумеется, при значительно менее благоприятной оперативной обстановке. С самого начала это наступление не имело никаких перспектив на успех. Лишь после упорных боев 21 августа немцам удалось захватить в районе Калача, на левом берегу Дона, небольшой плацдарм. С этого плацдарма войска продолжили наступление уже на узком фронте и вскоре подошли к западной окраине Сталинграда.
В первой время потери, которые несла 6-я армия в этих боях, удавалось восполнять за счет тех немецких частей, которые обеспечивали левый фланг наступавшей группировки и которых постепенно сменяли прибывавшие на их место румынские, итальянские и венгерские войска. В ходе этой смены 8-я итальянская армия, примыкая своим правым флангом к 3-й румынской армии, 7 дивизиями заняла фронт по реке Дону до Новой Калитвы. Севернее нее заняла оборону 2-я венгерская армия, которая в районе южнее Воронежа соприкасалась с правым флангом 2-й немецкой армии. Первоначально планировалось, что до тех пор, пока союзные войска не привыкнут к условиям ведения боевых действий на Востоке, в тылу их будут находиться крупные резервы немецких войск. Однако развитие событий под Сталинградом постоянно требовало сокращения этих резервов. Вскоре русские усилили свой нажим на участках фронта, занятых войсками румын, итальянцев и венгров. Противнику удалось значительно вклиниться в их оборону, и хотя прорвавшиеся силы русских были в основном уничтожены, однако эти бои показали, что еще более сильного нажима со стороны русских этот фронт не выдержит.
Тем временем под Сталинградом в ходе упорнейших боев немцам удалось охватить город с запада и севера и одновременно с целью обеспечения фланга значительно продвинуться между Доном и Волгой на север. Здесь они заняли оборону на рубеже Дубовка— Качалино, в результате чего противник был лишен возможности оказывать с севера какое-либо влияние на ход боев за город. Часть войск 4-й танковой армии совместно с румынскими частями приблизились к городу с юга и взяли его в «клещи».
Началась борьба за город, длившаяся почти два месяца. Каждое здание, каждое промышленное предприятие было превращено русскими в крепость. Это была поистине титаническая борьба человека против человека, в которой немецкие гренадеры и саперы, располагавшие всеми современными боевыми средствами, медленно прокладывали себе в уличных боях путь через город.
Такие крупные заводы, как завод им. Дзержинского, «Красные баррикады» и «Красный Октябрь», приходилось штурмовать порознь в течение многих дней.
Город превратился в море огня, дыма, пыли и развалин. Он поглощал потоки немецкой и русской крови, постепенно превращаясь в Верден Второй мировой войны. Подстегиваемые приказами Тимошенко и Сталина, русские сражались с фанатическим упорством. Не успевала немецкая артиллерия и авиация разрушить переправы через Волгу, как русские немедленно восстанавливали их, ни на минуту не прекращая снабжать своих бойцов и пополнять ряды защитников города, сражавшихся на его развалинах. Крупные силы русской артиллерии поддерживали своим огнем действия пехоты с восточного берега реки. После того как немцы ввели в бой специальные штурмовые части, было предпринято еще одно героическое усилие, в результате которого немцам удалось продвинуться и к концу октября овладеть почти всем городом. В результате выхода немецких войск к Волге движение по реке было в основном парализовано, что серьезно затруднило снабжение русских частей, продолжавших оборонять город.
Потери с обеих сторон были огромны. Стоил ли достигнутый успех подобных жертв, можно было решить лишь в том случае, если бы его удалось закрепить и использовать в оперативных целях.
Между тем в Главном командовании Сухопутных сил возникли серьезные разногласия между Гитлером и начальником Генерального штаба генерал-полковником Гальдером. Гальдер, доклады которого постоянно отличались трезвостью, беспристрастностью и строгим деловым тоном, всегда стремился к тому, чтобы его формулировки были предельно научными. Однако установить более близкие отношения со своим главнокомандующим он не сумел. В те тяжелые дни борьбы за Кавказ и Сталинград, изобиловавшие критическими положениями, он все время пытался нарисовать Гитлеру правдивую картину сложившейся обстановки и показать, что возможности войск имеют определенный предел. В своей оценке сил и планов противника Гальдер хотел как можно точнее показать перспективу сражения на Волге. Было ясно, что русские развертывают для наступления против непрочного левого фланга фронта, оборонявшегося румынами и итальянцами, значительные свежие силы. Гальдера постоянно беспокоила мысль о том, что должно произойти, если русские перейдут в наступление на этом участке фронта, сосредоточив предварительно огромное количество войск и боевой техники, как они теперь обычно и делали. Основываясь на продуманной оценке и учете своих возможностей и возможностей противника, Гальдер все время высказывал Гитлеру свои опасения и всячески предостерегал его. Это стало, наконец, невыносимым для Гитлера, идеи которого уже в значительной степени утратили свою жизненность и который окончательно помешался на своих нереальных планах и решениях. Поэтому 26 сентября он расстался со своим начальником Генерального штаба. Вместо Гальдера на эту должность был назначен генерал Цейцлер, который ранее занимал пост начальника штаба при главнокомандующем войсками Запада. Он вступил на эту трудную должность как раз в тот момент, когда стало ясно, что Германия уже не имеет достаточного количества людских и материальных ресурсов и не может дать своей армии тех сил и средств, исходя из которых планировались все операции и которые в предшествовавших молниеносных кампаниях привели Германию к небывалым успехам. Силы, необходимые для ведения решающих сражений, были поглощены просторами Востока и перемолоты в боях с противником, а экономических и людских ресурсов страны просто не хватало на то, чтобы пополнить эти силы и в соответствии с возросшими задачами увеличить их.