ЦИК Северо-Кавказской республики вынес благодарность Жлобе и подарил ему лучшего строевого коня взамен убитого в бою.
После этого боя под давлением ЦИК Северо-Кавказской республики Сорокин назначил Жлобу начальником 3-й колонны, куда вошли части Стальной бригады и 2-й сводной Северо-Кубанской дивизии. А вскоре эта колонна была преобразована в Стальную пехотную дивизию. Дмитрий Жлоба стал ее начальником.
Выполняя приказ командования фронтом, в сентябре 1918 года Жлоба двинул части Стальной дивизии к Царицыну.
…Через безводные калмыцкие степи шла Стальная дивизия на помощь Царицыну. В ее составе было 12 полков, из них 4 полка кавалерии. В то время это была самая полнокровная и боевая дивизия на всем Южном фронте.
16 суток продолжался шестисоткилометровый переход по малонаселенным и почти безводным степям. Жлоба принимал все меры, чтобы скрыть движение дивизии. Для этого на один переход вперед был выслан 1-й кавалерийский полк. Он внезапно окружал населенные пункты и не выпускал из них ни одного белогвардейца.
Захваченные в плен офицеры и казаки показывали, что Царицын охвачен белыми не только с запада, но и с востока. Для Жлобы стало ясно, что его полки вынуждены будут пробивать брешь в кольце противника. Подойдя 15 октября к Большим Чапурникам, Жлоба приказал приготовиться к атаке. Пехоту он выстроил в тринадцать цепей, а кавалерию поставил на флангах. Под прикрытием огня 33 орудий и 150 пулеметов полки пошли в атаку. Через три четверти часа два офицерских полка перестали существовать. На поле боя осталось убитыми до 1 400 белогвардейцев. Были захвачены 6 орудий, 49 пулеметов, 125 тысяч патронов и другие трофеи.
Не давая врагу передышки, Жлоба двинул свою кавалерию на Сарепту и в тот же день занял ее, связавшись с войсками 10-й армии. За 16 и 17 октября полки Стальной дивизии отбросили белых на 60 верст к западу от Царицына. Именно успех Стальной дивизии позволил сосредоточить на центральном участке фронта силы, которые сорвали наступление белых на Царицын и заставили их отойти с огромными потерями.
Тревожные рапорты писали атаману Краснову и командующему Донармией Денисову генералы Мамонтов, Плеханов, Попов и другие. Они горько сетовали на то, что Стальная дивизия перечеркнула все их планы: захват Царицына сорвался, и разгромить Сальскую группу красных не удалось.
А положение Сальской группы было катастрофическим: противник преградил ей путь к Царицыну. Двенадцать эшелонов с ранеными, больными, штабами и военным имуществом стояли в безводной степи. Путь на большом участке в сторону Царицына был взорван белыми.
Войска Сальской группы заняли в районе станции Абганерово круговую оборону, решив стоять насмерть. Но генералы Донской армии знали, что красные долго продержаться не могут: продовольствие у них на исходе, боеприпасы тоже. За 15 тысячами бойцов Сальской группы следовали их семьи: старики, женщины, дети. Смерть грозила ста тысячам человек.
И тогда на помощь Сальской группе пришла Стальная дивизия. Прорвав кольцо окружения, бойцы Стальной 21 октября соединились с войсками Сальской группы, открыв ей путь на Царицын.
Роль Стальной дивизии в спасении Царицына и Сальской группы войск была огромной, решающей.
Царицынский Комитет РКП (б) послал в адрес коммунистов дивизии письмо, в котором высоко оценивал роль Стальной дивизии в битве за Царицын.
Ее наградили почетным Красным Знаменем, а Жлобу представили к ордену Красного Знамени. И вдруг совершенно неожиданно Жлоба был отстранен от командования Стальной дивизией, направлен в распоряжение РВС Республики.
Главком Вооруженных Сил республики Вацетис кропотливо проверил обвинения, выдвинутые против Жлобы Реввоенсоветом 10-й армии. Тщательно проанализировав действия Стальной дивизии под Царицыном, он дал им высокую оценку. Он убедился, что Жлобу оклеветали. 1 декабря 1918 года Вацетис назначил Дмитрия Жлобу командующим 10-й армией. Троцкий расценил это как подрыв своего авторитета и отменил приказ Вацетиса.
И о неожиданном назначении и об отмене его Жлоба узнал в Саратове. Но другие события отодвинули на задний план все его переживания: приехала делегация от бойцов и командиров Стальной. Они рассказывали о тревожном положении в дивизии. Новое командование не пользовалось уважением. Дивизия теряла боеспособность. В ответ на требования вернуть Жлобу к командованию по частям прошла волна арестов…
После бессонной ночи Жлоба с делегацией выехал в Астрахань.
Добравшись до станции Баскунчак, он связался с РВС 10-й армии, попросив временно вернуть его в дивизию, с тем чтобы навести порядок.
Ответ был отрицательным.
Появление Жлобы в районе Царицына перепугало тех, кто клеветал на него, и они поспешили донести об этом Троцкому, который приказал арестовать Жлобу. И когда Жлоба появился в Астрахани, он был сразу же арестован.