夜間，德軍調來了預備隊，從而使其在步兵兵力和坦克數量上形成優勢，迫使第64集團軍進攻兵團退回到原來的陣地。
在第64集團軍反擊時，斯大林格勒方麵軍和頓河方麵軍左翼兵團也向當麵德軍發起了反擊。他們的進攻取得了重要成果，不僅將德軍的很大一部分兵力從第62集團軍身上引開，而且阻止了德軍在主突方向上重新調配其兵力。
10月25日晨，經過40分鍾的炮火準備和航空兵突擊後，第64集團軍的右翼兵團再次轉入反攻。這次反攻仍在庫波羅斯諾耶和澤廖納亞波利亞納地區進行。
激烈的戰鬥在戰線的這個地段上從10月25日一直持續到11月1日。當蘇軍進攻部隊向前推進3～4公裏，並占領了庫波羅斯諾耶南部後，德軍實施了頑強的抵抗，使蘇軍部隊無法繼續推進。但這次反突擊，牽製了德軍的大量兵力。
德軍沿伏爾加河河岸向“街壘”廠方麵不能擴大突破口，於是打算從拖拉機廠往北向斯帕爾塔諾夫卡工人新村推進。但是，德軍在這裏被在包圍圈裏進行搏鬥的戈羅霍夫上校的北方集群截住了。北方集群此時在伏爾加河、麥切特卡河和拉托善卡新村之間8平方公裏的土地上執行防禦任務。
11月2日，在北方集群的防禦正麵上，戰鬥又以新的聲勢開始了。早晨7時，德軍開始進行大炮和迫擊炮的瘋狂轟擊，轟炸一直持續10個小時。
17時整，德軍發動了坦克攻擊，在德軍炮轟時，蘇軍進行了嚴密防護，使兵力兵器得到了有效的保存。所以，當德軍開始發起攻擊時，蘇軍在自己的陣地上好像從未遭到狂轟濫炸一樣，猛烈地還擊了他們。
兩天後，德軍重新轟炸。這一次不僅轟炸北方集群的陣地，而且同時轟炸了伏爾加河左岸及蘇軍炮兵火力陣地所在的群島。但是，當德軍又發起衝擊時，同樣遭到了蘇軍有力的還擊。
德軍在這個方向上的全部行徑，都遭到了失敗。
古裏耶夫少將指揮的近衛步兵第39師負責保衛“紅十月”工廠，那裏的戰鬥進行得也很激烈。
經過6天的苦戰，德軍於10月後半月進入了廠區，並於27日占領了工廠西北部。
科科林中校在描述古裏耶夫將軍師下屬一個部隊的戰鬥行動時說：“從這時起，我們為爭奪每一個戰壕、每一所房屋都要日夜苦戰，因為伏爾加河就在我們身後。我們一直也沒讓法西斯侵略分子在‘紅十月’廠區向伏爾加河靠近。”
10月29日，方麵軍司令員葉廖緬科上將把剛從大本營預備隊調來的索科洛夫上校的第45正規步兵師及坦克第235旅的一個坦克連調集到這裏，增援近衛步兵第39師。這就為對敵實施反突擊提供了條件。
反突擊是在10月31日在前線航空兵和方麵軍炮兵群的支援下組織實施的。古裏耶夫和索科洛夫的部隊以堅決有力的反擊，一舉將德軍從“紅十月”工廠一些最大車間及成品倉庫驅逐出去。以後直至蘇軍轉入反攻這一段期間，工廠內的激戰從未間斷過，但德軍始終未能全部占領工廠和逼近伏爾加河。
德軍為保住在斯大林格勒已經占領的領土，開始修築工事（土木火力點），設置防步兵和防坦克障礙物，以便阻止蘇軍的進攻行動。針對這種情況，第62集團軍命令各部隊，要晝夜不間斷地監視敵人，並對已暴露出的工程點實施機關槍掃射和炮擊，以摧毀敵人設置的各種障礙物。
斯大林格勒久攻不下，使希特勒極為不滿。他對他的將軍們大發雷霆，命令他們盡快拿下斯大林格勒。為此。他要求繼續“增強力量”，實施進攻。
按照希特勒的旨意，德軍在11月11日至12日，再次向蘇軍第62集團軍大舉進攻。
參加這次進攻的德軍部隊共有5個步兵師和2個坦克師。加強這些部隊的是特意用飛機運到斯大林格勒的許多獨立部隊。
11月11日傍晚，德軍終於攻克了步兵第95師第241團的防線，攻占了“街壘”廠南部，並在寬達500米的地段上突向伏爾加河。但德軍在其他地段上的衝擊均被一一擊退。
在蘇軍的頑強抗擊下，德軍遭到了慘重的傷亡，以至他們的許多師隻剩了個番號。德軍第305師和79師幾乎是全軍覆沒。
蘇軍第62集團軍各部隊也大傷元氣，每師隻剩下500～600人。到1942年11月11日止，第62集團軍的基本狀況是：全軍4．7萬人，大炮和迫擊炮（口徑76毫米或更大）約800門，坦克19輛（重型7輛、中型12輛）。
同時，第62集團軍的防禦被分割成了三個孤立的部分：一部分是雷諾克區，斯帕爾塔諾夫卡—戈羅霍夫上校北方集群（步兵第124和149旅，每旅500至600人）在這裏作戰。該集群從10月14日起，就與集團軍主力斷絕了聯係。另一部分是“街壘”廠東部，剩下不到320人的柳德尼科夫的步兵第138師仍在這裏的小登陸場上堅持頑強的防禦。還有一部分是第62集團軍的基本戰線——從“紅十月”工廠到碼頭（第95、第45師的部隊，第193師的混編團，近衛第39師和第284師的部隊）。羅季姆采夫少將的近衛第13師占據該地段左翼，他們的陣地在伏爾加河沿岸附近。