坦克軍和葉爾莫勒金師的左翼遭到敵人主力的突擊，傷亡和損失十分嚴重。至9月27日天黑前，其殘部尚能防守梅切特卡河大橋、巴裏卡德鎮以西2.5英裏處、巴裏卡德鎮的西南部、紅十月鎮西郊和班內衝溝地區。敵人已經占領沙赫特大街、熱傑夫大街、107.5高地。
蘇第95師已被迫撤離馬馬耶夫山崗頂部。該師各戰鬥分隊雖已殘缺不全，但仍然繼續頑強地組織防禦，占領山崗的東北坡。
在集團軍其他各地段上，敵人的進攻均已被擊退。
在這一天的戰鬥中，德軍被擊斃不下200人，損失坦克50餘輛。蘇軍也遭到重大損失，特別是坦克軍的各部隊以及第95師，損失更加嚴重。
在莫斯科，斯大林望著地圖上標出的蘇軍日益縮小的防區，陷入憂慮之中。這一天他與崔可夫、華西列夫斯基討論了前線形勢，作出了影響戰局的兩項決策：第一，迅速向被包圍的蘇第62集團軍增派部隊；第二，改組斯大林格勒戰區的指揮係統。
以後的日子崔可夫中將是在焦慮不安和期待中度過的。蘇軍的頑強抵抗和源源不斷的援軍使他鬆了口氣，對戰局日益充滿信心。從9月27日夜到10月2日，短短6天，最高統帥部派來了5個師的兵力，它們是9月27日夜參戰的步兵第193師，9月30日參戰的近衛第39師，10月2日參戰的步兵第308師和近衛第37師。蘇軍的頑強抵抗和援軍的到來，終於遏製住了德軍狂潮般的進攻勢頭。
斯大林格勒的指揮係統也得到顯著改善。9月28日，最高統帥都命令：將正在保衛斯大林格勒的東南方麵軍更名為斯大林格勒方麵軍，葉廖緬科上將繼續任方麵軍司令員，編成內有第62、第64、第57、第51和第28集團軍。原斯大林格勒方麵軍改名為頓河方麵軍（含第63、第21、第24、第66和近衛第1集團軍），由羅科索夫斯基中將任司令員。各方麵軍直接受大本營指揮。同時指派副最高統帥朱可夫大將、總參謀長華西列夫斯基上將作為統帥部代表親臨前線指揮。這次改組，為蘇軍一個月後的反攻打下了基礎。
德軍第6集團軍司令部，保盧斯正在看著一張斯大林格勒地圖。這次進攻又受到守軍層層阻擊，交戰雙方陷入了一場大混戰。僅當天，德軍就損失坦克29輛，傷亡官兵1500人。光是丟棄在馬馬耶夫山崗斜坡上的屍體就有700具。
保盧斯兩眼緊緊盯住地圖上的奧爾洛夫卡，守衛這裏的蘇軍直接威脅著德軍部隊側翼，為消除隱患，他決定拿奧爾洛夫卡開刀。
9月29日，德坦克16師、步兵389師和“施塔赫爾”突擊集群向防守在該地區突出部的蘇步兵第115旅、第149旅和摩托步兵第2旅發起進攻。在德軍強大攻勢麵前，守軍陷入重圍，德軍原以為很快會結束戰鬥，沒料到這一仗竟打了7天7夜。
以奧爾洛夫卡山穀之戰為例，蘇115旅第3營被德軍圍了整整6天，但他們仍一次次擊退德軍進攻，最後在彈盡糧絕的情況下才被迫突圍，全營400餘人隻剩下20多人。
保盧斯為一舉清除奧爾洛夫卡山穀付出了重大代價。蘇軍的兵力雖然比較薄弱，但在該地段上牽製了德軍坦克第16師的近百輛坦克以及步兵第389師和“施塔黑爾”集群。
參加過那次戰鬥的原德軍丁勒上校戰後在追述這一戰役時，仍對蘇軍的頑強作戰感到不可理解：
我們想盡一切辦法把在溝裏的（指奧爾洛夫卡山穀，蘇第115旅第3營防禦陣地）俄國人的反抗壓下去，但都是徒勞的。我們的轟炸機向山溝投下許多炸彈，炮兵對其進行猛烈的炮擊。我們還派出一隊隊精銳分隊進行衝擊，但他們總是丟盔卸甲地往後退。俄國人隱蔽在戰壕裏是多麼牢靠啊……最後，俄國人完全與外部世界斷絕了聯係。他們已經指望不上由空中供應食品，因為我們的航空兵這時完全掌握著空中優勢。但也別想以餓死來威脅敵人投降……這個溝簡直就是我們的眼中釘，阻礙著我們前進。