斯大林格勒方向上的軸心國部隊(duì)共有50多個(gè)師，其中直接進(jìn)攻斯大林格勒的有13個(gè)師，17萬人。而蘇軍斯大林格勒方面軍和東南方面軍雖有120個(gè)師但人員缺額嚴(yán)重，實(shí)際防守斯大林格勒的是第62和64集團(tuán)軍，共有9萬余人，1000余門火炮，120輛坦克。

9月13日，德軍開始攻城。而在此之前，德軍Ju-88式轟炸機(jī)用燃燒彈將市區(qū)炸成廢墟，伏爾加河沿岸對斯大林格勒的水路增援也受到影響。保盧斯第6集團(tuán)軍擔(dān)當(dāng)主力，從城北實(shí)施猛烈突擊?；籼氐?裝甲集團(tuán)軍則從城南推進(jìn)，策應(yīng)保盧斯在城北的主攻。蘇軍崔可夫中將指揮的第62集團(tuán)軍和舒米洛夫少將指揮的第64集團(tuán)軍受領(lǐng)了保衛(wèi)斯大林格勒市區(qū)的任務(wù)。

14日，德軍從城北突入市區(qū)，與蘇第62集團(tuán)軍展開了激烈的巷戰(zhàn)，雙方逐街逐樓逐屋反復(fù)爭奪。斯大林格勒變成了一片瓦礫場，城中80%的居住區(qū)被摧毀。在滿是瓦礫和廢墟的城中，蘇聯(lián)第62集團(tuán)軍頑強(qiáng)抵抗，在城中的每條街道，每座樓房，每家工廠內(nèi)都發(fā)生了激烈的槍戰(zhàn)。攻入城中的德軍死傷人數(shù)不斷增加。盡管德軍對伏爾加河?xùn)|岸進(jìn)行頻繁的轟炸，但是蘇軍還是從那里得到了不斷的補(bǔ)給和支持。剛剛趕赴城中的紅軍戰(zhàn)士的平均存活時(shí)間不超過24個(gè)小時(shí)，軍官也只有約三天的平均存活時(shí)間。德軍的主要戰(zhàn)術(shù)是各兵種聯(lián)合作戰(zhàn)，非常重視步兵、工程部隊(duì)、炮兵和空軍的地面轟炸的協(xié)調(diào)。為了對抗這種戰(zhàn)術(shù)，蘇軍指揮官采取了貼身緊逼的策略，盡量將己方的前線與德軍貼近。這樣導(dǎo)致了德軍的炮兵部隊(duì)無法發(fā)揮遠(yuǎn)程攻擊的優(yōu)點(diǎn)。

斯大林格勒會戰(zhàn)

蘇聯(lián)近衛(wèi)航空兵11團(tuán)的伊爾-2強(qiáng)擊機(jī)給入城德軍坦克重大殺傷。9月15日，德軍對馬馬耶夫高地實(shí)施重點(diǎn)突擊。該高地是斯大林格勒城中的制高點(diǎn)，從這里可以俯瞰和控制全城，崔可夫中將的第62集團(tuán)軍司令部即設(shè)在這里。經(jīng)過一天最為殘酷的戰(zhàn)斗，德軍占領(lǐng)了馬馬耶夫高地。但在16日，蘇近衛(wèi)第13師渡過伏爾加河進(jìn)入斯大林格勒，突然向德軍發(fā)起反沖擊，又奪回了該高地。很多重要據(jù)點(diǎn)雙方進(jìn)行了反復(fù)爭奪，第一火車站的爭奪戰(zhàn)達(dá)一周之久，德軍不顧一切，一步步向市中心逼近。

9月25日，德軍占領(lǐng)了市中心，27日沖進(jìn)了北部工廠區(qū)，并重新占領(lǐng)了馬馬耶夫高地，但在29日又被蘇軍奪回。以后的戰(zhàn)斗更加激烈，兩方軍隊(duì)不斷地交替占領(lǐng)這片高地。斯大林格勒工業(yè)區(qū)修建在丘陵中，建筑物用鋼筋混凝土澆筑或用石頭砌成。德軍的推進(jìn)不是用公里，而是用米來衡量，德第6集團(tuán)軍的一位叫漢斯·德爾的軍官在《進(jìn)軍斯大林格勒》一書中寫到：“敵我雙方為爭奪每一座房屋、車間、水塔、鐵路路基，甚至為爭奪一堵墻、一個(gè)地下室和每一堆瓦礫都展開了激烈的戰(zhàn)斗。其激烈程度是前所未有的?！睂疖囌痉磸?fù)爭奪達(dá)13次之多。在一個(gè)大糧食倉庫里，兩軍的士兵非常接近，甚至能夠聽到對方的呼吸聲，經(jīng)過數(shù)個(gè)星期的苦戰(zhàn)，德軍不得不從這個(gè)倉庫撤走。在城中的另一個(gè)部分，由揚(yáng)科夫·巴甫洛夫指揮的一個(gè)小分隊(duì)(共計(jì)6人)占據(jù)了城中心的一座公寓樓，并頑強(qiáng)地進(jìn)行抵抗。士兵們在大樓附近埋設(shè)了大量地雷，并在窗口安設(shè)了機(jī)槍，還將地下室的隔墻打通以便通訊。這座頑強(qiáng)的堡壘后來被蘇聯(lián)人驕傲地稱為“巴甫洛夫大樓”(最后僅剩一堵墻還留到現(xiàn)在，上面雕刻著士兵抵抗的畫面，右上角刻著58以表明他們6人堅(jiān)守了58天)。

由于德軍無法看到戰(zhàn)斗結(jié)束的跡象，便開始調(diào)遣包括600毫米迫擊炮等重裝甲部隊(duì)開入城內(nèi)。然而在伏爾加河?xùn)|岸的蘇聯(lián)火炮部隊(duì)將德軍置于其炮火籠罩之下。而城中的紅軍防御部隊(duì)仍然利用廢墟進(jìn)行戰(zhàn)斗。由于城內(nèi)布滿了高達(dá)數(shù)米的瓦礫堆和廢棄建筑，德國的坦克部隊(duì)毫無用武之地。此外，蘇聯(lián)的狙擊手非常成功地利用廢墟作為掩體，給德軍造成了極大傷亡。最為成功的一名狙擊手Zikan到11月20日為止已經(jīng)擊斃了224個(gè)敵人。而日后成為好萊塢電影《兵臨城下》中的主人翁瓦西里·扎伊采夫(Vasilly Grigoryevich Zaitsev)。另外一名狙擊手也創(chuàng)造斃敵149人的紀(jì)錄。

對于斯大林和希特勒來說，斯大林格勒戰(zhàn)役都是事關(guān)成敗的關(guān)鍵一戰(zhàn)。蘇軍指揮部將戰(zhàn)略重點(diǎn)從莫斯科轉(zhuǎn)移到了伏爾加河地區(qū)，并且調(diào)動了全國所有的空中力量支持斯大林格勒。在9月底和10月初，蘇軍向斯大林格勒城區(qū)調(diào)去了6個(gè)步兵師和1個(gè)坦克旅;德軍則調(diào)去了20萬補(bǔ)充部隊(duì)，包括90個(gè)炮兵營和40個(gè)受過攻城訓(xùn)練的工兵營。

雙方部隊(duì)的指揮官都承受著巨大的壓力。德軍的指揮官保盧斯得了眼部肌肉痙攣的疾病，而崔可夫也在不見日光的地下室司令部也忍受著濕疹的病痛，以至于不得不將自己雙手完全包扎起來。

此時(shí)，德軍在蘇聯(lián)南部的戰(zhàn)線是從庫爾斯克和沃羅涅日起，通過斯大林格勒到莫茲多克，長達(dá)1250英里以上。再加上從庫爾斯克到列寧格勒之間的800英里，德軍在蘇聯(lián)的戰(zhàn)線全長已在2000英里以上，而以德國的兵力和資源，根本就不足以維持如此長的戰(zhàn)線。特別危險(xiǎn)的是，從斯大林格勒沿頓河上溯至沃羅涅日共長350英里，竟毫無掩護(hù)。德國自己騰不出兵力來填補(bǔ)這個(gè)缺口，只得在這一線部署了附庸國的3個(gè)集團(tuán)軍：匈牙利第2集團(tuán)軍在沃羅涅日南面;意大利第8集團(tuán)軍在東南面更遠(yuǎn)一些的位置;羅馬利亞第3集團(tuán)軍在斯大林格勒正西、頓河灣曲部的右側(cè)。這使得戰(zhàn)線拉得非常狹長，甚至在有些地段，只有一個(gè)野戰(zhàn)排來防守整整1-2公里的防線。而蘇軍在伏爾加河南岸保留了幾個(gè)攻擊點(diǎn)，這對德軍構(gòu)成了潛在的威脅。希特勒并非不知道這些裝備和戰(zhàn)斗力都極差的附庸國部隊(duì)是不足以擔(dān)負(fù)這個(gè)任務(wù)的，但他卻深信只要能迅速攻克斯大林格勒，則即可抽出足夠的兵力。德國陸軍參謀總長弗朗茲·哈爾德表示了憂慮和異議，認(rèn)為斯大林格勒是不可陷入的，力主放棄這個(gè)作戰(zhàn)，并向西撤退。結(jié)果，希特勒便在9月底免去了哈爾德陸軍總參謀長的職務(wù)，任命原駐法國的德軍總司令庫爾特·蔡茨勒(Kurt Zeitzler)上將為新一任陸軍總參謀長。

9月28日，蘇軍最高統(tǒng)帥部決定將斯大林格勒方面軍改稱頓河方面軍，司令員為羅科索夫斯基中將;東南方面軍改稱斯大林格勒方面軍，司令員為葉廖緬科上將;近衛(wèi)第1集團(tuán)軍擴(kuò)建為西南方面軍，司令員瓦杜丁中將(Nikolai Vatutin)。副最高統(tǒng)帥朱可夫大將和總參謀長華西列夫斯基上將奉命秘密擬制反攻計(jì)劃。

10月份一個(gè)月中，斯大林格勒一直進(jìn)行著激烈的巷戰(zhàn)。德軍逐屋戰(zhàn)斗，從地面和地下的廢墟中找路前進(jìn)，所以也被稱為“老鼠戰(zhàn)爭”(德語：Rattenkrieg)，甚至開玩笑說“即使我們占領(lǐng)了廚房，仍然需要在客廳進(jìn)行戰(zhàn)斗。”對斯大林來說，是決不能讓這座以自己名字命名的城市落入德軍之手的。他親自下令葉廖緬科上將，要求在任何情況下都要堅(jiān)守該城。每一座房屋，只要有蘇聯(lián)軍人，哪怕只有一個(gè)人，也要成為敵人攻不破的堡壘。而對希特勒來說，斯大林格勒的精神價(jià)值已超過了其戰(zhàn)略價(jià)值，非要攻陷它不可，當(dāng)新任陸軍總參謀長蔡茨勒將軍小心地向他指出第6集團(tuán)軍北翼漫長的頓河戰(zhàn)線面臨著危險(xiǎn)，建議將第6集團(tuán)軍撤到頓河河曲。希特勒嚴(yán)厲地回答說：“德國士兵到了哪里，就要守到哪里！”

經(jīng)過3個(gè)月血腥的戰(zhàn)斗至11月初，德軍終于緩慢地推進(jìn)到了伏爾加河岸，并且占領(lǐng)了整座城市的80%地區(qū)，將留守的蘇聯(lián)軍隊(duì)分割成兩個(gè)狹長的口袋狀，德軍始終未能完全占領(lǐng)斯大林格勒。此外，伏爾加河開始結(jié)冰，導(dǎo)致蘇聯(lián)不能再通過船運(yùn)送補(bǔ)給品給城中守軍。盡管如此，馬馬耶夫高地附近的戰(zhàn)斗和北部城區(qū)的工廠地帶的戰(zhàn)斗依然非常激烈。其中， 紅色十月工廠、 拖拉機(jī)廠和街壘工廠的戰(zhàn)斗為全世界所知曉。當(dāng)蘇聯(lián)士兵與德軍進(jìn)行槍戰(zhàn)的同時(shí)，工廠內(nèi)的工人就在側(cè)旁修復(fù)損壞的坦克和其它武器，有的時(shí)候甚至就直接在戰(zhàn)場上修理武器。坦克由工廠的工人志愿兵駕駛。這些坦克往往直接從兵工廠的生產(chǎn)線上開到了戰(zhàn)斗前線，甚至來不及涂上油漆和安裝射擊瞄準(zhǔn)鏡。

11月11日，德軍以5個(gè)步兵師、2個(gè)裝甲師和2個(gè)工兵營在寬5公里的正面上發(fā)起強(qiáng)攻。戰(zhàn)斗隊(duì)形高度密集。一天之內(nèi)，蘇德兩軍為爭奪每寸土地、每一座房屋，都進(jìn)行了異常激烈的戰(zhàn)斗，雙方傷亡慘重。德軍雖然在街壘工廠以南沖到達(dá)了伏爾加河岸，但部隊(duì)已疲憊不堪，其攻勢已成強(qiáng)弩之末，保盧斯被迫于次日停止了進(jìn)攻，修整部隊(duì)。蘇軍的損失同樣嚴(yán)重，第62集團(tuán)軍的兩個(gè)師損失了75%的兵員。

根據(jù)蘇聯(lián)方面統(tǒng)計(jì)，從7月到11月的戰(zhàn)斗中，德軍在頓河、伏爾加河和斯大林格勒的戰(zhàn)斗中損失約70萬人，1000余輛坦克，2000多門火炮，1400余架飛機(jī)。