Взять с ходу, как рассчитывал Гитлер, Сталинград не удалось, поэтому противник продолжал наращивать силы на сталинградском направлении. Группа армий “Б” в июле имела 42 дивизии, к концу августа - 69, а к исходу сентября - 81 дивизию. Войска направлялись сюда из резерва, перебрасывались с кавказского направления, из Румынии и Италии. Против Сталинградского и Юго-Восточного фронтов к 13 сентября действовали 6-я и 4-я танковая немецкие армии, 8-я итальянская армия - всего 47 дивизий. На этой стадии закончился первый этап сражения за Сталинград.
Вторым этапом героической обороны Сталинграда явились оборонительное сражение Юго-Восточного фронта на окраинах и в черте города наступательные действия Сталинградского фронта севернее Сталинграда и контрудары левофланговых армий Юго-Восточного фронта в районе межозерных дефиле южнее города. Все эти действия преследовали одну цель — удержать Сталинград, обескровить наступавшего врага и создать условия для перехода в контрнаступление.
К началу сражения непосредственно за город войска Сталинградского фронта (шесть армий) оборонялись на рубеже Павловск, Паншино, Самофаловка, Ерзовка. Войска Юго-Восточного фронта (четыре армии) ' вели боевые действия на рубеже Сталинград, Ивановка, Малые Чапурники, озера Сарпа,Цаца и Барманцак, Элиста.
К 13 сентября в состав обоих фронтов входило около 120 стрелковых, моторизованных, кавалерийских и танковых соединений. Однако многие из них, особенно стрелковые дивизии, имели не более 20—25 процентов штатной численности, а некоторые насчитывали лишь по 800 человек. Каждая дивизия обороняла полосу в среднем более 10 км.
Действия соединений поддерживались авиацией 16-й и 8-й воздушных армий, в которых было 389 исправных боевых самолетов. Оборонявшиеся в городе войска поддерживала также артиллерийским огнем Волжская военная флотилия. Против Сталинградского и Юго-Восточного фронтов к 13 сентября продолжали действовать войска группы армий «Б», значительно усиленной за счет переброски соединений с кавказского направления и с Запада. Так, в течение первой половины сентября вражеская группировка в районе Сталинграда была усилена девятью дивизиями и одной бригадой.
К 13 сентября в этот же район были переброшены 9-я и 11-я пехотные дивизии — из Румынии, пехотная бригада «3 января» — из Италии, а также семь дивизий 5-го и 2-го румынских армейских корпусов из группы армий «А». Всего в составе 8-й итальянской, 6-й и 4-й танковой немецких армий, развернутых на сталинградском направлении, было около 50 дивизий. Преимущество в силах и средствах на этом этапе борьбы оставалось у противника. Если по количеству личного состава соотношение было 1:1, то в артиллерии он превосходил советские армии в 1,3 раза, в танках —в 1,6 ив самолетах — в 2,6 раза.
Основные силы Юго-Восточного фронта были сосредоточены в районе самого города для отражения ударов главной группировки врага, нацеленной на захват Сталинграда. Здесь, в 65-километровой полосе от поселка Рынок до Малых Чапурников, оборонялись войска 62-й и 64-й армий, в которых насчитывалось 16 стрелковых дивизий, 8 стрелковых бригад, 2 танковых корпуса и укрепленный район — всего 90 тыс. солдат и офицеров, 1 тыс. орудий и минометов (калибра 76 мм и крупнее), 120 танков.
Противник действовал на этом направлении силами 13 дивизий, в том числе трех танковых и моторизованной. В его группировке насчитывалось: 170 тыс. солдат и офицеров, 1,7 тыс. орудий и минометов (калибра 75 мм и крупнее), около 500 танков. Сравнение сил и средств сторон показывает, что преимущество было на стороне врага. Особенно значительным оно было в 40-километровой полосе обороны 62-й армии от поселка Рынок до Купоросное, где гитлеровцы имели почти вдвое больше личного состава и артиллерии и почти в 5 раз больше танков.
Чтобы успешно решить задачу обороны города, Ставка непрерывно усиливала Сталинградский и Юго-Восточный фронты своими резервами, направляла обученное маршевое пополнение. Так, к 15 сентября в район Сталинграда прибыло 20 тыс. человек. Туда же направлялись еще восемь танковых бригад. В районе Камышина восстанавливались два танковых корпуса, которые после доукомплектования должны были поступить в состав фронтов сталинградского направления.
Гитлеровское командование продолжало готовить войска к штурму Сталинграда. 12 сентября в ставке вермахта под Винницей состоялось совещание, на которое были вызваны командующий группой армий «Б» генерал Вейхс и командующий 6-й армией генерал Паулюс. Гитлер решительно потребовал от них любой ценой и как можно быстрее захватить Сталинград. Эта задача возлагалась на 6-ю армию, усиленную 48-м танковым корпусом 4-й танковой армии. Остальным соединениям 4-й танковой армии ставилась задача выйти на правый берег Волги южнее Сталинграда. Чтобы высвободить все силы 6-й немецкой армии для удара по Сталинграду, на правый берег Дона была спешно выдвинута 3-я румынская армия. Это позволило гитлеровскому командованию бросить на Сталинград еще три дивизии. К тому же 6-я армия была усилена специальными инженерными частями. Для прикрытия правого фланга 4-й танковой армии во второй половине октября в район Кетченеры противник перебросил с Кубани 7-й румынский армейский корпус.
Ожесточенные двухмесячные бои на сталинградском направлении, героическая оборона города советскими войсками непрерывно требовали от гитлеровского командования все новых пополнений. Враг был вынужден перебрасывать силы в этот район с кавказского направления. Так, группа армий «Б», наступавшая на Сталинград, увеличилась с 38 дивизий в середине июля до 69 дивизий в конце августа, а к концу сентября их стало более 80. В то же время состав действовавшей на кавказском направлении группы армий «А» уменьшился за период с июля по сентябрь с 60 до 29 дивизий. Из этой группы под Сталинград были переброшены 38 дивизий, в том числе и дивизии 8-й итальянской армии.
Таким образом, вопреки расчетам гитлеровского командования, сталинградское направление летом 1942 г. превратилось в центр борьбы для обеих сторон. Здесь столкнулись главные силы Советской Армии и германского вермахта. Противник нес огромные потери, но сломить сопротивление защитников Сталинграда ему не удавалось.
Героический город поддерживала вся Советская страна. Осенью 1942 г., на одном из самых тяжелых этапов Сталинградской битвы, в стране возникло патриотическое движение по сбору средств на строительство боевой техники. Зачинателями его стали трудящиеся Нижнего Поволжья. Они собрали крупные суммы на строительство авиаэскадрилий «Героический Сталинград», «Рыбак Волго-Каспия», «Саратов», «Волжанин» и других. Участники Сталинградской битвы также вносили деньги на строительство танковых колонн «Имени 62-й армии», «Гвардеец», «Защитник Сталинграда», авиаэскадрильи «Героический Сталинград».
Для захвата Сталинграда командующий 6-й армией генерал Паулюс решил нанести удары по его центральной части: один — силами четырех дивизий из района Александровки в восточном направлении, другой — силами трех дивизий ' из района станции Садовая в северо-восточном направлении. Этими ударами предполагалось рассечь фронт обороны советских войск и захватить город. Остальные войска противника, находившиеся северо-западнее и южнее Сталинграда, должны были вести сковывающие действия.
В сложившейся обстановке перед Сталинградским и Юго-Восточным фронтами стояла задача — упорной обороной города и контрударами с севера и юга обескровить и остановить ударную группировку врага, сорвать его планы по захвату Сталинграда, удержать плацдармы на правом берегу Дона и накопить силы, с тем чтобы перейти в дальнейшем в решительное контрнаступление.
Эту общую цель ближайших действий фронтов сталинградского направления определил Верховный Главнокомандующий на совещании в Ставке 13 сентября. Тогда же была выработана идея мощного ответного удара по врагу, ставшая основой будущего контрнаступления Советской Армии на сталинградском направлении.
Дав указания Г. К. Жукову и А. М. Василевскому о подготовке будущего контрнаступления, И. В. Сталин подчеркнул, что сейчас главная задача — удержать Сталинград и не допустить продвижения противника в сторону Камышина. Исходя из этой задачи, войска Сталинградского фронта должны были сильными ударами с севера на юг ликвидировать прорвавшуюся к Волге группировку врага и соединиться с 62-й армией. Юго-Восточному фронту предстояло жесткой и упорной обороной, контратаками и контрударами сорвать гитлеровский план захвата города.
Оборона Сталинграда с 12 сентября возлагалась на 62-ю армию, командование которой принял генерал В. И. Чуйков, и войска 64-й армии генерала М. С. Шумилова, 62-я армия должна была оборонять северную и центральную части города, а 64-я — южную часть Сталинграда (Кировский район, отрезанный от остальных). Подступы к Красноармейску по-прежнему обороняли соединения 57-й армии генерала Ф. И. Толбухина.
Глубина обороны 62-й и 64-й армий была небольшой. Удаление переднего края от Волги в районах Орловки и Красноармейска не превышало 10—12 км. Это ограничивало маневр силами и средствами, как из глубины, так и по фронту. Особенно остро стоял вопрос об организации бесперебойного снабжения войск через Волгу.
Оборонительные работы на городском обводе и в самом Сталинграде были далеки от завершения. Организуя борьбу в городе, командование Юго-Восточного фронта готовило оборону и на левом берегу Волги, а также на островах. Так, еще 11 сентября было решено развернуть соединения 2-го танкового корпуса, находившегося в резерве фронта, на рубеже Среднепогромное (25 км северо-восточнее Сталинграда), Светлый Яр (30 км юго-восточнее Сталинграда). В первом эшелоне корпуса должны были занять оборону четыре танковые бригады, а во втором — две: одна — в районе поселка Рыбачий, другая — на Сарпинском острове.