Утром 15 октября «Штуки» из StG2 снова совершили серию налетов на северную часть Сталинграда, только в период с рассвета до 12.00 советские наблюдатели зафиксировали 450 пролетов немецкой авиации. Основными целями стали завод «Баррикады», поселок Рынок и позиции советской артиллерии на восточном берегу Волги. «Хейнкели» из I./KG100 совершили налеты на Ахтубу (dorf Achtuba) и Красную Слободу, сбросив на них бомбы SC250. При этом экипажи насчитали не менее 10 батарей зенитной артиллерии, которые вели огонь на восточном берегу Волги. А «Юнкерсы» из III./ KG6 продолжили «терроризировать» советскую артиллерию. Сначала в 09.40 из Тацинской поднялись гауптман фон Далвигк и лейтенант Штэхле, при этом первый из них теперь уже лично пилотировал бомбардировщик. Они атаковали артиллерийские позиции на восточном берегу Волги. Затем в 10.50 из Тацинской взлетел самолет обер-лейтенанта Пухингера, который сбросил бомбы на цели в Сталинграде. А после обеда расположение артиллерии на восточном берегу Волги и островах снова «навестили» пикирующие бомбардировщики обер-лейтенанта Пухингера, лейтенанта Штэхле и обер-фельдфебеля Гаппа. Они поднялись в воздух соответственно в 13.15, 13.25 и 13.30 и благополучно вернулись обратно в интервале 15.00–15.05.
Тем временем внизу, на земле, немцы разъединили остатки 37-й гвардейской стрелковой дивизии на части, а затем достигли реки в районе улицы Прибалтийской, захватив пристань СТЗ и кирпичный завод. Ширина прорыва в Волге достигла 2 км. Одновременно с этим в северных пригородах перешли в наступление 16-я танковая и 94-я пехотная дивизии. Им удалось достичь окраин Рынка и Спартановки, но там ударные группы столкнулись с неожиданно ожесточенным сопротивлением.
Ближе к вечеру Паулюс прибыл на КП 103-го панцергренадерского полка в западной части поселка Баррикады. Так он впервые оказался в городе, осмотрев многочисленные развалины и следы недавних боев. После совещания было решено продолжать наступление от СТЗ на юго-запад вдоль железной дороги, одновременно нанося удар с запада в направлении завода «Баррикады».