18 сентября после артиллерийской подготовки противник перешел в наступление по всему фронту. 1345-й стрелковый полк 244-й дивизии, не предупредив соседей, второй батальон и четвертую роту 270-го стрелкового полка, отошел с занимаемых позиций, тем самым открыв их правый фланг. Противник не замедлил воспользоваться представленной возможностью, атаковал с фланга подразделения полка НКВД и оказался в их тылу. В результате личный состав первого и второго батальонов понес тяжелые потери. По приказу командира 270-го полка подразделения развернулись флангами, перегруппировались и контратакой на узком участке частично восстановили утраченное положение.
После отхода с занимаемых позиций подразделений 42-й стрелковой бригады до полка пехоты немцев при поддержке танков перешли в наступление на оборону 272-го стрелкового полка НКВД. Но огнем приданной и поддерживающей артиллерии, во взаимодействии с огнем обороняющихся подразделений, вражеская атака была отбита. К вечеру немцы вновь предприняли массированную атаку, прорвали оборону полка на левом фланге, овладели взорванным железнодорожным мостом через реку Царица. В это же время 92-я стрелковая бригада, наступая по Рабочекрестьянской улице, выбила немцев из захваченного вокзала Сталинград-2 и пробилась к элеватору. В результате подразделения 42-й отдельной стрелковой бригады и часть сил 271-го стрелкового полка НКВД были выведены из окружения, но удержаться на достигнутых рубежах бригада не смогла[281].
Напряженная обстановка сложилась к тому времени в районе обороны 34-го гвардейского стрелкового полка 13-й гвардейской дивизии, обороняющего прилегавшую к домам специалистов местность. Немцы вели атаки значительно превосходящими силами. Во избежание их прорыва к Волге и переправам гвардейцы были усилены двумя ротами 178-го полка войск НКВД по охране особо важных предприятий промышленности. 34-му гвардейскому полку приказом командира 10-й дивизии НКВД, кроме того, передавалась сводная рота от этого же полка[282].
Вечером 18 сентября командир 271-го стрелкового полка НКВД получил приказ командира 10-й дивизии о выходе из боя. Однако командир 35-й гвардейской стрелковой дивизии задержал выход в связи с очередной атакой противника в полосе совместной обороны. В 24:00 271-й стрелковый полк НКВД в составе нескольких десятков человек был выведен из боя и переправлен на левый берег Волги[283].
19 сентября на рассвете сводный батальон из личного состава 270-го и 272-го стрелковых полков по приказу командира 10-й дивизии предпринял наступление в направлении взорванного железнодорожного моста. Без артиллерийской поддержки, ценой больших усилий и потерь развалины моста были захвачены, но закрепиться на объекте подразделение не смогло. Этим же днем распоряжением командования 10-й дивизии 270-й стрелковый полк в количестве 107 человек был выведен из боя и переправлен на левый берег Волги.
С утра 19 сентября 272-й стрелковый полк НКВД вновь отражал атаки противника. На этот момент полк был сильно ослаблен в предыдущих боях, немцы же, напротив, наступали двумя переукомплектованными пехотными полками при поддержке танков. Боевые действия полка НКВД поддерживались дивизионом 266-го пушечного артиллерийского полка, 80-м полком гвардейских минометов и ротой тяжелых минометов, сформированной из рабочих завода «Красный Октябрь». Атака врага была отбита.
Согласно приказам командования Юго-Восточным фронтом от 18 сентября и 62-й армии того же дня, ослабленные потерями в предыдущих боях части 13-й гвардейской стрелковой дивизии перешли в наступление с задачей очистить от немцев центр города. Вместе с 34-м гвардейским полком в наступлении приняли участие сводная рота 178-го полка НКВД. В этот день 34-й полк успеха добиться не сумел. Сводная рота 178-го полка продвинулась вперед до 200 метров, но встретила упорное сопротивление противника и по приказу командира 34-го полка начала закрепляться на достигнутом рубеже.
Глубокой ночью наступившего 20 сентября сводная рота 178-го полка НКВД по приказу командира 10-й дивизии была выведена из подчинения командира 34-го гвардейского полка и переведена на охрану командных пунктов 10-й дивизии войск НКВД и 13-й гвардейской дивизии. В течение трех дней рота отбила три атаки противника[284].