Уже с 23 июля немецкое наступление в России велось в расходящихся направлениях. Группа армий «А» шла на Кавказ, а группа армий «Б» – на Сталинград. 23 августа 1942 года немецкий 14-й танковый корпус вышел к Волге севернее Сталинграда. В тот же день люфтваффе совершило массированный налет на город. Ценой больших потерь три советские армии непрерывными контратаками задержали продвижение северной группировки 6-й армии и не позволили ей овладеть Сталинградом с ходу. Только в начале сентября немцы достигли сталинградских окраин. Больше двух месяцев шли ожесточенные уличные бои в городе. Немцы применили тактику штурмовых групп, состоящих из отделения или взвода пехоты, усиленного саперами, огневыми средствами (пулеметами, огнеметами, минометами, противотанковыми орудиями) или танком (штурмовым орудием). Оборонявшие Сталинград красноармейцы несли значительно большие потери, чем противник, но упорно защищали каждый дом или корпус завода. К середине ноября почти весь город был занят соединениями 6-й и 4-й танковых армий, но выбить 62-ю и 64-ю советские армии из узкой полосы прибрежных кварталов так и не удалось. На Кавказе тем временем немецкие войска овладели Новороссийском, Краснодаром, Ставрополем, нефтепромыслами Майкопа и Пятигорска и вели борьбу за перевалы Большого Кавказского хребта. Перевалы в конце концов перешли под контроль немецких горных стрелков, но прорваться в Закавказье вермахту не удалось. В сентябре нарастали разногласия между Гитлером и Гальдером. Начальник Генерального штаба германских сухопутных сил вынужден был 24 сентября 1942 года уйти в отставку. Он видел опасность того, что немецкие дивизии узким клином вышли к Сталинграду, тогда как стороны клина прикрывают гораздо более слабые войска союзников. Гальдеру также не нравился большой разрыв между сталинградской и кавказской группировками, прикрытый лишь небольшим количеством войск. Он предлагал прекратить наступление на Кавказе и укрепить высвободившимися силами фронт у Сталинграда. Фюрер, однако, все еще мечтал о марше на Баку, а потом, когда стала очевидной невозможность достижения поставленных целей, пытался удержать все приобретения кампании, рассчитывая перезимовать на завоеванных позициях и весной 43-го вновь устремиться в Закавказье и к низовьям Волги. Считая, что население Сталинграда должно быть беззаветно предано своему вождю, Гитлер предполагал всех жителей мужского пола уничтожить, а женщин – депортировать. Но этим планам не суждено было сбыться.
Нередко дебатируется вопрос, могла ли Германия попытаться заключить выгодный для себя компромиссный мир летом или осенью 1942 года, в момент своих максимальных успехов. Вряд ли на этот вопрос можно ответить положительно. Во-первых, нет никаких свидетельств, что тогда союзники по антигитлеровской коалиции, вместе или порознь, выказывали хоть какие-то признаки того, что они готовы мириться. Во-вторых, сам Гитлер в период таких успехов и думать не хотел ни о каких компромиссах.
Действительно, осенью 1942 года Рейх находился на пике своих военных успехов. Германские солдаты стояли от мыса Нордкап на крайнем севере Европы до подступов к долине Нила в Египте, от Бискайского залива и Пиренеев на Западе до Кавказских гор, Средней Волги и Ленинграда на Востоке. Однако могущество Германии было обманчивым. Ни один из ее главных противников не был сокрушен и не утратил способности к эффективному сопротивлению. Ресурсы же Рейха для продолжения наступления что на Кавказе и Волге, что в Северной Африке подошли к концу, и было мало надежд хотя бы удержать столь растянутые фронты.