В ночь на 24 августа на северную окраину города вышел полк 10-й стрелковой дивизии войск НКВД полковника А.А.Сараева. Наибольшей опасности подвергался СТЗ, находившийся в северной части города. Рабочие завода, состоявшие в истребительном батальоне и подразделениях народного ополчения, уже в 17.40 23 августа по боевой тревоге собрались на заводской территории и в ночь на 24 августа заняли оборону на рубеже р. Мечетка фронтом на северо-запад.

Однако основные усилия по удержанию города легли на войска Сталинградского фронта, которые с 23 августа по 2 сентября предприняли ряд контратак с целью окружить и уничтожить прорвавшуюся к Сталинграду группировку. Ставка ВГК уже 23 августа директивой № 170582 потребовала немедленной ликвидации прорвавшегося противника.

С основными силами 6-й армии XIV корпус был связан коридором шириной 8 км и длиной около 60 км. На этот коридор обрушились начавшиеся вечером 23 августа контрудары войск Сталинградского фронта, наносимые из района Самофаловки. Уже утром 24 августа в наступление перешли две стрелковые дивизии 21-й армии и 1-я гвардейская армия. Эти действия советских войск вынудили немецкое командование повернуть основные силы VIII армейского корпуса фронтом на север. Одновременно был организован контрудар 23-го танкового корпуса А.М.Хасина (сводная 189-я танковая бригада – 20 Т-34, 16 Т-60 и Т-70) по правому флангу XIV танкового корпуса. Вследствие этого коммуникации XIV танкового корпуса были прерваны, и занявшие круговую оборону на северной окраине Сталинграда дивизии получали снабжение преимущественно по воздуху. Это не позволяло им развивать наступление в городе, и корпус Виттерсгейма ограничился обороной. Тем самым сам эффект от быстрого прорыва был утрачен и возможность захвата Сталинграда с ходу утрачена. Командир XIV корпуса фон Виттерсгейм предложил Паулюсу отвести корпус от Сталинграда. За это предложение он вскоре был смещен со своего поста. В командование XIV танковым корпусом 14 сентября 1942 г. официально вступил бывший командир 16-й танковой дивизии Ганс-Валентин Хубе.

23 августа 1942 г. Над Сталинградом бомбардировщики Ю-87 VIII авиакорпуса. Скоро город будет превращен в один сплошной пожар так, что в нескольких километрах от него можно будет ночью читать книгу

Нанесенный 23 августа XIV танковым корпусом удар рассек пополам построение войск Сталинградского фронта. 29 августа Ставка ВГК передала оторвавшуюся от основных сил Сталинградского фронта 62-ю армию в состав Юго-Восточного фронта.

В этот момент эстафета наступления в очередной раз перешла от армии Паулюса к армии Гота. Начав наступление 21 августа, 4-я танковая армия к вечеру 23 августа вклинилась в расположение советских войск между железной дорогой Тихорецк – Сталинград и озером Цаца на глубину до 25 км. Однако атаками резервов 64-й и 57-й армий дальнейшее наступление противника было задержано. Немецкое командование вынуждено было отказаться от продолжения наступления на этом направлении и приступить к перегруппировке сил 4-й танковой армии, перебросив XXXVIII танковый корпус в район северо-западнее Абганерово. Здесь 29-й моторизованной дивизии 29 августа удалось прорвать фронт и пробиться к железной дороге в районе разъезда «74-й километр». 24-я танковая дивизия вышла в район Зеты. Наступая на северо-запад, XXXXVIII корпус вышел в район Гавриловки и создал угрозу тылам 62-й и 64-й армий.

В связи с этим командующий Юго-Восточным фронтом А.И.Еременко 30 августа решил отвести 62-ю и 64-ю армии на средний сталинградский обвод. Но организовать оборону на этом рубеже войскам этих армий не удалось. 24-я танковая дивизия XXXXVIII корпуса, упредив отходящие войска 64-й армии, 31 августа прорвала средний обвод севернее Гавриловки. Поэтому А.И.Еременко к исходу 2 сентября отвел 62-ю и 64-ю армии на внутренний обвод. Соответственно 62-я армия заняла для обороны участок от Волги до железной дороги, соединяющей Сталинград с Донбассом, прикрыв, таким образом, город с севера и запада. Южнее до Ивановки оборонялась 64-я армия, прикрывая Бекетовку и Красноармейск. 57-я армия закрепилась на рубеже Ивановка, оз. Цаца.