從9月中旬起，斯大林格勒全市的街道和廣場都變成了激烈的戰場。蘇軍浴血奮戰，為爭奪每一個街區、每一幢房屋，甚至為每一層樓或每一個房間，都要展開反複的殘酷的戰鬥。後來甚至為爭奪廢墟而戰。第1火車站在1周之內曾13次易手，戰鬥的激烈程度可見一斑。保盧斯集團軍的一位德軍軍官寫道：“我們軍的各個部隊在9月份抗擊敵人企圖由北麵突破我斜切陣地的猛烈衝擊時，也遭受了慘重的損失。在這個地段上的各個師虛弱不堪，一個連一般隻剩下30～40人。”
9月底，斯大林又把朱可夫召回莫斯科研究更具體的反攻計劃。這時，在東南方麵軍左翼各集團軍研究反攻條件的華西列夫斯基也回到了莫斯科。去最高統帥部以前，朱可夫和華西列夫斯基會了麵，以便交換意見。
在討論斯大林格勒方麵軍地段的情況時，斯大林向朱可夫問道：
“你對戈爾多夫將軍的看法如何？”
“戈爾多夫在作戰方麵是一位成熟的將軍，但與參謀人員及指揮人員有點不和。”朱可夫彙報說。
“在這種情況下，應當任命另一位司令員擔任方麵軍的領導。你看誰適合？”斯大林說。
朱可夫提名羅科索夫斯基中將為這個職務的候選人。華西列夫斯基支持朱可夫的意見。於是，當時斯大林做出決定：斯大林格勒方麵軍改稱頓河方麵軍，東南方麵軍改稱斯大林格勒方麵軍。頓河方麵軍司令員由羅科索夫斯基擔任，其參謀長由馬利寧擔任。新組建的西南方麵軍司令員預定由瓦圖京中將擔任。決定以近衛第1集團軍司令部為基本核心擴建成西南方麵軍司令部。該集團軍司令員莫斯卡連科調任第40集團軍司令員。
接著，斯大林、朱可夫和華西列夫斯基詳細討論了反攻戰役的計劃。之後，斯大林轉過頭來對朱可夫說：
“請飛回前線去。要采取各種措施，更多地消耗和疲憊敵人。要再去看一看計劃中規定的預備隊集中地域和西南方麵軍及斯大林格勒方麵軍右翼的出發地域，尤其在謝拉莫菲維奇和克得列茨卡亞地域。華西列夫斯基也應以同樣的目的再去一次東南方麵軍的左翼，並在那裏研究計劃中規定的所有問題。”
朱可夫和華西列夫斯基奉命在現地詳細研究了準備反攻的所有條件後，回到最高統帥部，再一次討論了反攻計劃。斯大林隨即批準了這一計劃。反攻計劃由朱可夫和華西列夫斯基簽署，最高統帥斯大林簽字批準。
“不要暴露我們計劃的企圖，應該征詢各方麵軍司令員對他們以後行動的意見。”
10月1日朱可夫返回莫斯科，進一步擬定反攻計劃。
10月份，根據蘇軍最高統帥部的決定，有6個以上滿員Ｂ的師經伏爾加河調入斯大林格勒，因為原第62集團軍編製內，除後勤和司令部門外，實際上什麼部隊也沒有了。頓河方麵軍也得到了一些加強。蘇軍最高統帥部和總參謀部對新組建的西南方麵軍尤為關注。
在斯大林格勒市內和附近地區，最激烈的交戰正在繼續進行。希特勒要求其“Ｂ”集團軍群指揮官和第6集團軍司令保盧斯於最近期間拿下斯大林格勒。按德國國防軍參謀總長哈爾德的說法，“希特勒的決定與自古以來公認的戰略、戰術原則不再有共同之處。他的決定是一種狂暴的天性在一時衝動下的產物，這種天性不承認可能性是有限度的，而隻憑願望和夢想行事……”希特勒總是“對自己的力量病態地估計過高，對敵人力量有害地估計過低”，而且根本聽不得不同意見。有一次，有人把一場非常客觀的報告念給他聽。報告上說，斯大林於1942年在斯大林格勒以北、伏爾加河以西地區仍能集結100萬至120萬生力軍，在高加索的50萬人還不包括在內。這份報告證實了俄國為前線生產的坦克每月至少達1200輛。希特勒未等聽完，便擦著拳頭、嘴角掛著白沫，把念報告的人大罵了一頓，不許他今後再念這種“愚蠢的廢話”。用哈爾德的話說，“用不著有未卜先知的天才，也能預見到一旦斯大林把這150萬大軍用於斯大林格勒和頓河翼側，將會出現怎樣的局麵。”正是因為哈爾德十分清楚地向希特勒指出這一點，而招致被免除陸軍參謀總長這一職務的後果。