斯大林格勒方麵軍坦克第1和第4集團軍的反突擊雖未能擊潰德軍第6集團軍，但在很大程度上打亂了德軍的作戰行動，並使其暫時喪失了進攻能力。德軍未能合圍斯大林格勒方麵軍第62集團軍。而且，德軍企圖一鼓作氣奪取頓河渡口並前出到斯大林格勒的計劃也落空了。德軍統帥部開始明白：隻用第6集團軍的兵力進攻，是無法突進到伏爾加河的。如果蘇軍再把該集團軍擊退，情況將會如何呢？
該是德軍統帥部做出重大決斷的時候了。德軍統帥部需要確定：在頓河形勢日趨複雜的情況下，在南翼應把軍隊主力集中到哪裏，是高加索還是伏爾加河？德國的戰略家們決定：集中到斯大林格勒！於是，希特勒命令將原指定向高加索進攻的德軍坦克第4集團軍從齊姆良斯卡亞附近的登陸場急速轉向斯大林格勒。德軍在斯大林格勒方向上的使用計劃簡單而明了：兩個集團軍向伏爾加河方向實施突擊，於伏爾加河附近分別向左和向右轉變方向，夾擊整個斯大林格勒地域及其防守部隊，但要把這一計劃變為現實並不那麼簡單！
蘇德雙方在頓河大彎曲部展開了激烈的交戰。有一段時間，蘇軍成功地穩定了斯大林格勒方麵軍第62和第64集團軍的防禦，贏得了至為寶貴的時間。蘇軍總參謀部采用一切手段向斯大林格勒地域集中預備隊，有10個步兵師開到了那裏。在斯大林格勒的遠、近接近地上構築了野戰工事。早在國內戰爭時期就十分熟悉該地域地形的斯大林，親自給總參謀部指示各防禦地區。斯大林格勒的黨組織動員成千上萬的市民挖掘防坦克壕、塹壕，構築斯大林格勒外圍防禦的支撐點。這時，偵察人員帶來了一個令人不安的消息，使構築防禦工事的工作更加緊張和急迫。原先在巴甫洛夫斯克、韋申斯卡亞地段擔任防禦任務的德軍第6集團軍的兵團，被意大利第8集團軍的部隊替換下來，集中到斯大林格勒方向上了。蘇軍總參謀部向最高統帥部報告，德軍近期內將在斯大林格勒附近展開積極的作戰行動。
蘇軍總參謀部認真地研究了斯大林格勒地域部隊指揮的能力。這裏的戰線太長，敵人不僅能向斯大林格勒，而且能向斯大林格勒以南發展進攻。第51集團軍在斯大林格勒方麵軍編成內，卻在頓河對岸、齊姆良斯卡亞以南組織防禦。蘇軍總參謀部設想，如果在斯大林格勒方向不是一個方麵軍，而是兩個，那就更好了。當了解到敵坦克第4集團軍已轉向東行動時，華西列夫斯基更加堅定了這一想法，並以總參謀部的名義上報最高統帥部。8月5日最高統帥部下令將斯大林格勒方麵軍分為兩個方麵軍——斯大林格勒方麵軍和東南方麵軍。分界線沿第62和第64集團軍的接合部，從莫羅佐夫斯卡亞、經上奇爾斯卡亞至斯大林格勒。斯大林格勒在東南方麵軍地帶內。
德軍在收攏和調整兵力後，於8月6日轉入進攻。德軍對頓河以西防禦的蘇軍南、北兩翼實施突擊。蘇軍總參謀部知道，德軍統帥部的企圖是切斷蘇軍第62和第64集團軍與斯大林格勒的聯係，但目前無力實施對抗措施，因為預備隊尚未到達。斯大林格勒方麵軍地帶出現了令人不安的情況，德軍占領了頓河渡口，斯大林格勒方麵軍首長對防禦的穩定性極為擔心。
8月9日，當總參謀部作戰部長季霍米羅夫將軍向斯大林報告前線情況時，斯大林命令轉達：
“我為你們缺乏遠見和驚惶失措而吃驚，你們有的是兵力，缺乏的是應付這一情況的勇氣。我等待著你們方麵軍結束令人不安狀況的消息。”
令人遺憾的是，斯大林格勒方麵軍令人樂觀的消息並沒有隨之而來，德軍加緊施加壓力，蘇聯軍人死守著陣地，而局勢卻一天比一天嚴重。斯大林格勒就要變成直接角逐的戰場。華西列夫斯基剛到總參謀部不久，又被斯大林派到斯大林格勒去了。總參謀部作戰部長再次被更換。9月，季霍米羅夫被任命為列寧格勒方麵軍第42集團軍副司令員，作戰部長的職務由伊萬諾夫少將接任。
德軍在向伏爾加河進攻時，利用蘇軍作戰布勢中很小的間隙地，在空中轟炸和強擊突擊的強有力支援下，迅速向間隙地投入坦克，步兵緊隨坦克前進。戰鬥異常激烈，德軍直逼斯大林格勒城下。
在斯大林格勒十萬火急的情況下，蘇軍總參謀部不得不考慮斯大林格勒本身的處境了。該城已成了蘇軍的近後方並有成為前線的危險。從西部撤下來的居民在這裏居住，現處於法西斯德軍飛機狂轟濫炸的困境之中。以科茲尼科夫為首的總參謀部的一些軍官奉命前往東南方麵軍視察市內情況。兩三天後的8月20日，總參謀部收到了他們從斯大林格勒送來的報告。科茲尼科夫寫道：
“城市人口密集，甚至牆腳下、花園、伏爾加河畔、山腰上等，都住滿了人。由於缺乏足夠的交通工具，加之後送部門的工作開展得不好，城市疏散工作進展太慢，等候交通工具的人們，在後送基地就得住五六夜……所有的學校和俱樂部都擠滿了傷員。野戰醫院隻得繼續留在市內。燈火管製很差……