最高統帥嚴令就地死守，不許後退一步，這在前線引起了巨大的震動。各個陣地上的蘇軍指戰員以必死之氣概，頑強抵抗著德軍一次又一次的進攻，死戰不退。
戰爭畢竟是實力的較量，斯大林一麵命令前線將士堅決死守，寸步不讓，一麵命令總參謀部火速從遠東調10個坦克師加入斯大林格勒戰場，並派華西列夫斯基作為最高統帥部的代表，到斯大林格勒坐鎮指揮，同時命令莫斯科方麵的坦克第1集團軍和坦克第4集團軍緊急馳援斯大林格勒。
隨著幾支生力軍的到來，斯大林格勒前線的兩軍力量對比發生了變化。鑒於德軍已在著手強渡頓河，且堅守在大河灣的兩個集團軍有被德軍圍殲的危險，為了改變這一不利態勢，爭取時間構築新的防線，華西列夫斯基決定組織兵力對德軍的兩個集群實施反突擊。
7月25日拂曉，德軍已進抵卡拉奇渡口。就在這千鈞一發之際，蘇軍第1坦克集團軍向進攻之敵發起了反突擊。兩軍的坦克部隊和摩托化步兵展開了激烈的遭遇戰。
狹路相逢勇者勝。幾天來一直推進順利的德軍突遭蘇軍猛烈而堅決的反突擊，頓時陷入了一片慌亂之中。蘇軍乘勝追擊，一舉擊破了德軍對62集團軍兩個師所形成的合圍正麵，順利地救出了在敵人的包圍圈中苦戰的5000多名紅軍將士。
蘇軍這次猛烈的反突擊作戰，不僅打破了德軍的合圍圈，也粉碎了德軍迅速向斯大林格勒推進的企圖，成功地扼製了德軍凶猛的進攻。
德軍第6集團軍深深地被蘇軍這次勇敢的反突擊所震動，保盧斯上將更是感到迷惑不解：蘇聯人一直在步步退守，隻有挨打的份，他們怎麼有能力實施如此大規模的反突擊？斯大林格勒已經遙遙在望了，難道我就渡不過這條該死的頓河？
接到保盧斯上將關於遭到蘇軍強大兵力反突擊的報告，希特勒和他的最高統帥部也大吃一驚。憑一個能征善戰的第6軍團，竟然攻不下小小的斯大林格勒，這使希特勒感到非常惱火，他馬上命令正在向高加索油田進擊的霍特第4裝甲集團軍停止前進，迅速掉頭向頓河以南推進，配合第6軍團從南麵合力圍攻斯大林格勒，一定要在秋季來臨之前拿下斯大林格勒，否則，秋季的到來，會使德國士兵聯想到1941年莫斯科城下那可怕的冬季。因為士兵們對嚴寒已經有了一種心理上的恐懼感了。如果秋季之前打不下它，一拖就又是冬季了，那樣的話，就很有可能重蹈去年莫斯科城下失敗的覆轍。
8月19日，得到充實和加強的德軍部隊重新展開了大規模的進攻。這次進攻，德軍兵分南北兩路，北路為保盧斯的第6集團軍，南路為霍特的第4坦克集團軍，兩路同時對斯大林格勒展開向心突擊。經過三天瘋狂的衝擊，北路的第6集團軍終於突破蘇軍防禦強渡頓河，於8月23日進至斯大林格勒市區以北的伏爾加河畔，對市區形成了直接的威脅；南路德軍也一路攻城略地，前進到市郊的加夫裏洛夫卡地區，對擔負斯大林格勒正麵防禦的蘇軍後方構成了致命的威脅。
鑒於斯大林格勒就在眼前，德軍第6集團軍司令保盧斯簽署了進攻斯大林格勒的命令，命令中第一句就狂妄地宣稱：“由於近幾周的致命突擊，蘇聯人已經沒有力量進行堅決的抵抗，大獲全勝指日可待！”
躊躇滿誌的保盧斯可能沒有想到，在簽署這份命令的同時，他正在率領他的第6集團軍走向陷阱，走向滅亡。
在德軍地麵部隊拚命向前推進的同時，德國空軍也每天出動上千架次的飛機輪番轟炸斯大林格勒。工廠、民宅、鐵路、渡口，到處都遭到嚴重的破壞。猛烈的轟炸使許多建築物轉眼間就消失了，城中美麗的綠蔭街區全然不見了。白天，整個城市濃煙滾滾，重磅炸彈所掀起的巨大塵埃，像褐色的雲霧一樣長時間地在空中翻卷，幾乎籠罩了整個城市。到了夜晚，城區仿佛是一片火海。蘇軍高炮部隊的探照燈射出的道道光柱，敵機被擊中後下墜過程中劃破天空的濃煙和烈焰，使任何一個非職業軍人都感到心驚膽戰。德國人顯然希望以毀滅性的大轟炸來動搖守城軍民的信心和士氣，但是，炸彈在把一座城市變成廢墟的同時，卻也激起了慘遭暴行的守城者的信心和勇氣。背水一戰的斯大林格勒軍民決心丟掉幻想，和入侵德軍進行殊死一搏。
德軍的猛烈突擊，再加上大炮和飛機的狂轟濫炸，使得頑強抵抗的蘇軍付出了巨大的犧牲。許多師、旅建製的部隊打得僅剩下幾百人，有的坦克旅僅僅有一輛完好的坦克。戰鬥在白熱化時，常常會出現這樣的情況，印有“急件”字樣的命令送到部隊時，命令中要求守住的陣地已告失守，被指定執行命令的部隊早已傷亡殆盡，名存實亡。
8月25日，德軍重新調整了部署，開始進行旨在合圍殘存的蘇軍第62、64兩個集團軍的進攻。苦戰一晝夜，德軍突破了蘇軍兩個集團軍結合部的防線，迫使蘇軍將這兩個集團軍撤到了斯大林格勒的中圍廓，從而把這兩個集團軍裝進了口袋。
且戰且退的蘇軍在斯大林格勒的中圍廓還沒能站穩腳跟，德軍的快速進攻跟蹤又至。這無疑給防守者帶來了極大的困難。到9月1日，撤到中圍廓的蘇軍終於抵擋不住德軍的強大攻勢，不得不撤到斯大林格勒的內圍廓。
前麵是凶惡的德軍，背後是城區和美麗的伏爾加河，蘇軍已經退無可退了。麵對這種嚴峻的形勢，蘇軍斯大林格勒方麵軍和東南方麵軍軍事委員會命令所屬各部：“要向全體部隊、分隊，直至每一個指戰員說清楚，現在你們所處的地區是無論如何也不準許敵人通過的防線。現在我們已經無路可退，我們的身後就是伏爾加河和祖國，我們決不允許法西斯分子玷汙我們的母親河。從現在開始，一步也不許後退，寧可站著死，決不跪著生，我們要誓死保衛斯大林格勒！”
克裏姆林宮。
所謂國難思良將。麵對斯大林格勒的危險局勢，斯大林焦灼萬分。“沒有一個具有鋼鐵般意誌的指揮員，就很難扭轉目前這種糟糕的局勢。”想到這裏，斯大林要通了朱可夫的西方麵軍司令部的電話。
“朱可夫同誌，請你以最快的速度趕到最高統帥部來，留下你的參謀長代理你的工作。”
放下話筒，朱可夫顧不上和司令部的同事們一一話別，便登機直飛莫斯科。到了克裏姆林宮，天已經黑了。斯大林正在辦公室裏，在座的有國防委員會的其他幾位委員。
大家互致問候之後，斯大林開門見山地說：“朱可夫同誌，我們仔細研究了南方的形勢，情況目前非常嚴重。德軍不僅已進至北高加索，而且還有可能占領斯大林格勒。”
斯大林停頓了一下，然後以信任和期望的神情對朱可夫說：“國防委員會已通過決議，決定任命你為副最高統帥，並請你以這個身份到斯大林格勒去，立即組織力量實施反突擊，決不能讓德軍占領斯大林格勒。”
見朱可夫麵色凝重，並沒有表示異議，斯大林接著問道：“你打算什麼時候起程？”
“我需要用一晝夜的時間來研究情況，29日就能飛往斯大林格勒。”
“那好！”斯大林望著朱可夫那堅毅而冷峻的麵龐，滿意地點了點頭。
斯大林在其南部戰線生死存亡的危急關頭，電召時任西方麵軍司令員的朱可夫去斯大林格勒，充分表現出了最高統帥對這位麾下大將的信任，而朱可夫在長期的軍人生涯中的傑出表現，也足以說明斯大林是知人善任。
肩負著斯大林和全蘇聯人民的重托，朱可夫來到了戰火紛飛的斯大林格勒。一下飛機，在前線一直指揮的華西列夫斯基便向朱可夫介紹了目前的戰況：“現在情況相當嚴重，敵人已進至斯大林格勒接近地，整個城市已處於德軍的炮火射程之內，我軍的防禦十分困難。”
朱可夫詳細了解了當麵之敵的部署情況和蘇軍目前的狀況，果斷決定馬上組織力量對德軍實施反突擊，即使擊不破德軍的包圍圈，至少要以猛烈的突擊來遲滯德國人的進攻，為己方預備隊的到來爭取時間。
由於德軍一直采取的是進攻態勢，所以朱可夫組織的反突擊完全出乎德軍的意料，收到了出其不意的效果。突遭打擊的德軍被迫收縮防守，對斯大林格勒的進攻暫時緩了下來。
斯大林格勒暫時轉危為安。
麵對近在咫尺的斯大林格勒，德軍合第6集團軍和第4坦克集團軍兩個精銳兵團之力，苦戰數月竟不能得手，這使希特勒大感惱怒。他憤而從進攻高加索的部隊中又抽調了10個師到斯大林格勒方向，命令保盧斯無論如何要在冬季來臨之前拿下斯大林格勒。
按照德軍當初在南線進攻的最初企圖，主要方向應在高加索的油田方向，而對斯大林格勒隻是作牽製性進攻，把它置於德軍的遠程火力之下。然而，隨著初戰的巨大勝利和蘇軍的節節敗退，狂妄的希特勒作出了一個非常致命的、錯誤的決定，即同時拿下高加索油田和斯大林格勒。可以這樣說，這是希特勒在戰爭時期所作出的對德國命運具有決定意義的一項決定，他不顧總參謀長哈爾德關於德軍已無力在不同的方向上同時進行兩場戰役的勸告，固執地把德軍一個又一個的精銳師團投入到斯大林格勒這個巨大的“絞肉機”裏，其最終結果導致德國在這場最大的戰役中雞飛蛋打，兩頭落空。即高加索油田因兵力不足沒能攻下，斯大林格勒又因蘇軍的頑強抵抗而不能得手，最終導致了整個戰役的慘敗。
按照希特勒的指令，德軍第6集團軍和第4坦克集團軍又分西、南兩路向斯大林格勒發起了潮水般的進攻。雖然朱可夫指揮外圍的部隊拚命向德軍進行反突擊，以期能牽製住攻城的德軍，緩解一下城中守軍的壓力，但終因兵力懸殊實在太大，再加上整個德軍集團外圍展不開太多的進攻部隊，到9月12日，德軍終於突進到了斯大林格勒城區的邊緣，把蘇軍第62、64兩個集團軍殘部完全壓縮進了市區。
9月13日，德軍全線展開了他們期待已久的對斯大林格勒城區的突擊。隨著郊區和市中心等地激戰的展開，斯大林格勒防禦戰最後的階段，也是最為艱難的階段，終於開始了。
毫無疑問，退守城區的蘇軍第62、64兩個集團軍將全力承受德軍對斯大林格勒的主要突擊。德國人決定不惜一切代價奪取斯大林格勒，而蘇軍背靠伏爾加河，死戰不退，而且也無路可退，一場血腥的大搏殺就在瓦礫遍地的斯大林格勒市區內展開了。
麵對德軍的強大壓力，蘇軍第62集團軍司令洛帕京中將認為他的部隊將守不住城市，希望能夠率部撤過伏爾加河，這無疑使蘇軍方麵軍司令部大為不滿。方麵軍司令員葉廖緬科上將果斷地撤掉了洛帕京中將的職務，把城內兩個集團軍的指揮權和防守任務一並交給了第64集團軍司令崔可夫中將。
在交代完任務之後，方麵軍司令員問道：“崔可夫同誌，您怎樣理解這一任務？”
一切都很明確，也都不言自明。崔可夫略作思索，立即答道：“我們不能把城市交給敵人，斯大林格勒對我們蘇聯人民至關重要。這個城市的失守將挫傷人民的鬥誌。我將采取一切措施守住城市。現在我不提任何要求，但在研究城市形勢後，我將請求軍事委員會給予援助，到時請幫助我。我發誓我決不離開這座城市，我將采取一切方法堅守。我決心要麼守住城市，要麼就戰死在那裏。”
“很好，你正確地理解了任務！”方麵軍司令員葉廖緬科上將高興地說。
分手之後，崔可夫驅車直奔位於馬馬耶夫崗的第62集團軍指揮部。路上，他緊皺眉頭，一言不發，千斤重擔壓在他的心頭，幾乎令他透不過氣來。
“我是不是過高地估計了自己，過高地估計了自己的力量？敵人已經兵臨城下，我們背水作戰，已經陷入了絕境。”
忽然，在中國當過三年軍事顧問的崔可夫中將想起了著名的《孫子兵法》裏的一句話：置之死地而後生。要讓每一個紅軍指戰員樹立敢打必勝，與斯大林格勒共存亡的堅定信念，背水一戰，死中求生。
9月12日，剛剛就任第62集團軍司令員的崔可夫以集團軍軍事委員會的名義，向所屬各部發出了如下命令：
一、我們已陷入絕境，無路可退，也絕不允許後退。必須粉碎敵人的進攻，斯大林格勒是我們最後的戰場，為了保衛這座城市，我們要與敵人背水一戰，要麼守住城市，要麼戰死沙場，別無選擇。
二、在市內各大企業裏，建立由工人和職員組成的武裝隊伍，按軍隊的標準發給他們武器裝備，要求他們依靠自己的力量來保衛工廠。
三、未經集團軍司令或參謀長同意，嚴禁擅自撤離現有陣地，違者嚴懲。
四、集團軍司令部留在右岸的斯大林格勒城內，在任何情況下，都不得向左岸或島上撤退。
頒布完命令，崔可夫立即著手收攏整頓分散於各防守地域的蘇軍部隊，重新指定指揮員，明確防守任務，全集團軍上下同仇敵愾，決心和進攻德軍作殊死一搏。
9月13日淩晨，在猛烈的火炮火力準備之後，德軍由三個步兵師和一個坦克師組成的突擊集群，向城區發動了猛烈的進攻，矛頭直指市中心的中央車站和可以俯瞰全城的製高點馬馬耶夫崗。
戰鬥是慘烈的，炮火燒紅了斯大林格勒的天空，不時可見雙方的飛機冒著火焰一頭栽在地上。德國人像發了瘋一般，一批倒下去，又一批攻上來。他們低估了蘇軍的戰鬥力和決死的信念，以為像往常一樣，一個猛烈的突擊就可以把他們趕下伏爾加河。事實上，他們的算盤打錯了，街道上留下了一片一片的德軍屍體，而蘇軍的防禦陣地卻巍然屹立。
麵對一個地獄般的、瓦礫遍地的城市，德軍官兵的士氣降到了最低點。他們不知道要付出多大的代價才能占領這座該死的城市，就連那些目空一切的納粹將軍們，在嚴酷的現實麵前都喪失信心了。
維特爾斯蓋伊姆中將，是德國坦克14軍的軍長。他一向以作戰勇猛、敢打敢拚而著稱，幾乎每次戰役他都主動請纓，要求打頭陣。在斯大林格勒，他的坦克14軍率先投入戰鬥，七天下來，就好像一盆水傾倒在沙漠上一樣，他麾下的數萬雄兵幾乎無影無蹤，剩下的也被慘烈的戰鬥嚇破了膽，變成了神經質和懦夫。眼看這是一場無法取勝的戰爭，維特爾斯蓋伊姆鼓足勇氣，走進了第6集團軍司令官保盧斯的指揮部。
“報告司令，斯大林格勒是一座巨人般的城市，我們攻不下來。雖然我知道元首要攻下它的全部意義，但是俄國人太可怕了。與我們作戰的不僅僅是軍隊，還有成千上萬的老百姓。他們一批又一批，哇哇叫著往上衝，戰死之後僵硬的手裏還握著步槍。這樣的對手我們是無法戰勝的。”