朱可夫當即給斯大林打電話報告：
“我可以下令在明天一早就發起進攻，但所有3個集團軍的部隊將不得不在沒有彈藥的情況下開始戰鬥，因為最早要到9月4日黃昏才能把彈藥送到炮兵陣地上。此外，在9月4日黃昏之前，我們不可能組織好各部隊與炮兵、坦克和航空兵的協同動作，而沒有協同動作，是什麼也搞不成的。”
斯大林開始發火了，在電話中的聲音越來越大：
“你是不是認為敵人會等你慢騰騰地弄好了再幹？……葉廖緬科斷定，如果你們不立即由北麵實施突擊，敵人隻要用第一次猛攻就可以拿下斯大林格勒。”
朱可夫仍沉著鎮定，從容作答：
“我不同意這個觀點。請求準予按原定時間5日發起進攻。至於航空兵，我現在就下令全力轟擊敵人。”
“那好吧！如果敵人對市區發起總攻時，你們應不待部隊做好準備就迅速向敵人衝擊。你的主要任務是把德寇的兵力由斯大林格勒引開，如果辦得到，不應消除隔開斯大林格勒方麵軍和東南方麵軍的德軍走廊。”斯大林終於冷靜下來，最後拍了板。
9月5日早晨之前，正如朱可夫預測的那樣，斯大林格勒附近並沒有什麼特殊的事件發生。9月5日淩晨3時，斯大林打電話給馬林科夫詢問斯大林格勒方麵軍部隊完成轉入進攻的準備情況。當他確信他的命令正在貫徹時，就沒有再讓朱可夫聽電話。
9月5日拂曉，在第24集團軍、近衛第1集團軍和第66集團軍的全正麵上開始了炮火和航空火力準備，但甚至在各集團軍的主要突擊方向上，炮火的密度也不大，致使沒有取得必要的效果。待“喀秋莎”齊射後，發起了衝擊。朱可夫就在近衛第1集團軍司令員的指揮所裏進行觀察。從德軍抗擊蘇軍衝擊部隊的火力強度來看，顯然，蘇軍炮火準備沒有達到應有的效果，致使蘇軍進攻部隊不可能推進很遠。
約一個半到兩個小時後，德軍在很多地段上以火力阻止了蘇軍的前進，並以步兵和坦克實施反衝擊。蘇軍通過航空偵察查明，德軍大量的坦克、炮兵和摩托化步兵集群正由左姆拉克、奧爾洛夫卡、大羅索什卡地域向北移動。德軍航空兵開始轟炸蘇軍戰鬥隊形。下午，德軍新的部隊進入戰鬥並在某些地段上將蘇軍擠回到出發地區。持續了一整天的火力戰到傍晚時分幾乎沉寂。蘇軍近衛第1集團軍通過激烈交戰才前進了2～4公裏，而第24集團軍幾乎仍在出發陣地上。
蘇軍利用傍晚時分給部隊補充了炮彈、迫擊炮彈和其他彈藥。根據晝間戰鬥中查明的敵情，朱可夫和馬林科夫等決定，在夜間作好新的衝擊準備，並在可能範圍內對兵力兵器部署作必要變更。
天黑以後，斯大林給朱可夫打來電話：
“情況怎麼樣？”
“整整一天都進行了艱苦的交戰。敵人被迫由左姆拉克地域向斯大林格勒以北調動新的部隊投入戰鬥。”朱可夫報告說。
斯大林聽後滿意地笑了，說道：
“這就不錯嘛，這可以把敵人的力量從斯大林格勒引開。”
“我軍稍有進展，但在不少地方仍停留在出發地區。”朱可夫繼續報告說。
斯大林開始有點不耐煩了，問道：
“怎麼回事啊？”
“由於時間不夠，我軍沒有來得及作好進攻準備，沒有很好地進行炮兵偵察和查明敵人的火力配係，自然就不能將其壓製住。當我軍轉入進攻時，敵人就以其火力和反衝擊阻止我軍進攻。此外，敵航空兵整天都在掌握著製空權，並對我軍進行轟炸。”朱可夫回答道。
斯大林以強硬的口氣命令說：
“繼續衝擊。你們的主要任務是把盡可能多的敵人調開斯大林格勒。”
翌日，戰鬥更加激烈。蘇軍航空兵於9月5日整個夜間對敵人實施了轟炸。除前線航空兵外，戈洛瓦諾夫將軍指揮的遠程航空兵也參加了轟炸。9月6日白天，斯大林格勒方麵軍再次發起衝擊，但是，這次衝擊又一次被德軍擊退了。9月6日這一天，德軍由斯大林格勒地域調來新的部隊。德軍在許多製高點上設置了預伏坦克和強擊火炮並可靠地組織了支撐點。隻有使用威力強大的炮兵火力才能摧毀這些防禦設施。而當時蘇軍的這種炮兵很少。