Дивизия получила от командарма задачу к 19.00 14 сентября скрытно и в расчлененных порядках сосредоточиться в поселке Красная Слобода напротив центральной части Сталинграда, а затем переправиться через реку на правый берег и нанести удар по врагу, прорвавшемуся в центр Сталинграда. Под прикрытием передового отряда (один усиленный стрелковый батальон) и своей артиллерии 13-я дивизия за две ночи – 15 и 16 сентября – переправилась в Сталинград. Переправа главных сил дивизии осуществлялась средствами Волжской военной флотилии и понтонных батальонов – катерами, буксирами, баржами и даже рыбачьими лодками. Движение этих больших и малых судов через Волгу происходило под беспрерывным пулеметным, минометным и артиллерийским обстрелом и под бомбежкой с воздуха. В течение первой ночи в Сталинград переправилось свыше 6 тыс. человек. Подразделения дивизии с ходу вступали в бой, атакуя прорвавшегося в город врага. К исходу дня 15 сентября 13-я дивизия очистила от гитлеровцев район города восточнее железной дороги; два стрелковых батальона продвинулись до Мамаева кургана.
Заседание Военного совета Сталинградского фронта. Слева направо: Н.С. Хрущев, А.И. Кириченко, первый секретарь Сталинградского обкома ВКП(б) А.С. Чуянов и командующий фронтом генерал-полковник А.И. Еременко
Бронеавтомобиль БА-10 выдвигается к месту прорыва немецких войск. Сталинград, сентябрь 1942 года
На рассвете 16 сентября после 10-минутной артподготовки на штурм кургана пошли два полка. Вражеский огонь буквально выкашивал наших бойцов. В яростной рукопашной схватке курган был отбит. Атаки немцев, предпринятые на следующий день, оказались безрезультатными.
Особенно ожесточенные бои развернулись 17 сентября за вокзал Сталинград 1-й, где оборонялся 1-й батальон 42-го гвардейского стрелкового полка 13-й гвардейской стрелковой дивизии, усиленный ротой автоматчиков и ротой противотанковых ружей. Подтянув к вокзалу до двух рот пехоты и до 20 танков, немцы пошли в атаку. В течение дня вокзал четыре раза переходил из рук в руки. К концу дня противник все-таки был отброшен за железную дорогу. На подступах к вокзалу горели восемь немецких танков и валялось до 100 трупов немецких солдат. Командир роты лейтенант Коллеганов докладывал комбату старшему лейтенанту Федосееву: «Пока я, командир, живой – ни одна сволочь не пройдет! Сам лично я на слух оглох, падаю с ног, но погибнем, а не отступим!»
Расчет пулемета MG34 ведет бой на окраине Сталинграда. Сентябрь 1942 года
Несмотря на стойкость, проявленные войсками Юго-Восточного фронта, немцам все же удалось прорваться к Волге на стыке 62-й и 64-й армий в районе Купоросного. Прорыв противника крайне осложнил положение войск 62-й армии, которые теперь были изолированы от остальных сил фронта. 17 сентября на усиление 62-й армии была передана прибывшая из резерва Ставки 92-я морская стрелковая бригада, укомплектованная моряками-североморцами. Из состава 2-го танкового корпуса, занимавшего позиции на левом берегу Волги, в армию направили 137-ю танковую бригаду (15 танков Т-60), которая сосредоточилась в районе Мамаева кургана.
18 сентября на помощь 62-й армии вновь пришли войска левого крыла Сталинградского фронта. В этот день войска 1-й гвардейской и 24-й армий, усиленные 7-м и 4-м стрелковыми и 16-м танковым корпусами, нанесли удар из районов Самофаловки, Ерзовки, Лозного в общем направлении на Гумрак. Противник вновь был вынужден повернуть часть сил 6-й армии им навстречу. Это сразу же облегчило положение войск, оборонявших город.
В свою очередь 62-я армия, в состав которой дополнительно поступила 95-я стрелковая дивизия, получила задачу нанести контрудар из района Мамаева кургана в южном направлении и очистить от противника захваченную часть Сталинграда в своей полосе. 64-я армия должна была подготовить удар на своем правом фланге с задачей разгромить немецкие войска в районах Купоросного и Ельшанки. В состав этой армии передавалась из 57-й армии одна стрелковая дивизия. Для поддержки контрударов привлекалась вся артиллерия фронтовой артиллерийской группы, кораблей Волжской флотилии и авиация 8-й воздушной армии. Контрудары обеих армий начались одновременно утром 19 сентября и продолжались более двух суток. Однако существенных результатов они не принесли, хотя и создали для противника значительное напряжение.
Части 48-го танкового корпуса на подступах к Сталинграду. На переднем плане танк Pz.IV Ausf.F2, на заднем – штурмовое орудие StuG III. Сентябрь 1942 года
Ожесточенность борьбы в Сталинграде нарастала с каждым днем. С утра 21 сентября вражеская группировка в составе пяти дивизий при поддержке 100 танков и авиации начала прорываться к Волге в центре города в полосе обороны 13-й гвардейской стрелковой дивизии, 42-й и 92-й стрелковых бригад. В течение 21 и 22 сентября гвардейцы Родимцева отбили все атаки врага и не дали ему прорваться к Волге.