В конце сентября Сталинградский фронт, основные силы которого оказались отрезанными противником от города, был переименован в Донской фронт (63, 21, 24, 66 и 1-я гвардейская армии). Командующим Донским фронтом был назначен генерал-лейтенант К. К. Рокоссовский. В то же время Юго-Восточный фронт, войска которого вели бои непосредственно за город, переименовывался в Сталинградский фронт. Командующим Сталинградским фронтом был назначен генерал-полковник А. И. Еременко. В состав Сталинградского фронта вошли 62, 64, 57, 51 и 28-я армии.
Командование Сталинградского фронта (бывшего Юго-Восточного), стремясь ослабить натиск вражеских войск непосредственно на город и облегчить положение 62-й и 64-й армий, организовало ряд частных операций южнее Сталинграда. Контрудары войск 57-й и 51-й армий южнее Сталинграда заставили немецкое командование снять часть сил с главного направления, что временно ослабило давление непосредственно на город.
Гитлеровцы удерживали захваченную ими территорию в городе и любой ценой стремились полностью овладеть Сталинградом. Дни и ночи дивизии 64-й армии пробивались к северу, на соединение с 62-й армией, но расстояние между армиями почти не сокращалось, их разделяла территория нынешнего Советского района и центра города. В первые дни октября 1942 г. 62-я армия оборонялась на фронте протяженностью 25 км и глубиной от 200 м до 2,5 км. На этой узкой прибрежной полосе, целиком простреливаемой противником, передвижения частей и подразделений могли осуществляться лишь ночью. Маневр из глубины практически был невозможен из-за отсутствия постоянных переправ через Волгу. Когда противник занял часть районов города к югу от р. Царицы до Купоросного, а севернее ее вышел на вершину Мамаева кургана, он стал просматривать и простреливать всю территорию, удерживаемую защитниками Сталинграда, а также переправы через Волгу.
В руках немцев оказалась также территория северной и центральной частей города: Ерманского, Дзержинского, Краснооктябрьского, Баррикадного и Тракторозаводского районов. В ходе боев за северную часть Сталинграда немецкие войска подошли к окраинам Рынка и Спартановки, но захватить эти поселки не смогли. С первых чисел октября начались бои за заводы «Красный Октябрь», «Баррикады» и СТЗ, расположенные к северу от Мамаева кургана. Немцы рвались к переправам через Волгу. К ним постоянно прибывали гитлеровские подкрепления.
14 октября немецко-фашистские войска предприняли мощное наступление на Тракторный завод и завод «Баррикады». Этой атаке противостояли 37 гвардейская, 95 и 308-я стрелковые дивизии и 84-я танковая бригада. Между поселками Баррикады и СТЗ отдельные дома и улицы по нескольку раз переходили из рук в руки. К вечеру 14 октября противник ворвался на территорию Тракторного завода, а затем, углубляя прорыв, ударными отрядами вышел к Волге. Положение войск 62-й армии стало еще более трудным. Ее правый фланг был отрезан от основных сил севернее р. Мокрая Мечетка. Отрезанная группа, которую возглавил командир 124-й стрелковой бригады полковник С. Ф. Горохов, охваченная противником с трех сторон и прижатая к Волге, свыше месяца продолжала стойко обороняться.
37-я гвардейская стрелковая дивизия, на которую пала главная тяжесть борьбы в эти дни наиболее мощного наступления захватчиков, продолжала сражаться отдельными подразделениями в поселке СТЗ и частью сил – в районе Минусинской улицы. Дивизия была почти полностью уничтожена. Тяжелые бои вели также 95-я стрелковая дивизия и 84-я танковая бригада. Остальные части армии вели бои с мелкими группами противника. Штурмующие силы были тоже измотаны. То, что удавалось захватить утром, ночью опять переходило в руки советской стороны. После 18 октября наиболее острая борьба велась на территории заводов «Баррикады» и «Красный Октябрь».
11—12 ноября противник предпринял еще одно крупное наступление на 62-ю армию, бросив в него пять пехотных и две танковые дивизии, усиленные отдельными частями, специально для этого переброшенными в Сталинград самолетами. К концу дня 11 ноября гитлеровцам удалось преодолеть оборону 241-го полка 95-й дивизии, захватить южную часть завода «Баррикады» и на участке шириной 500 м прорваться здесь к Волге. Но изменить общую обстановку враг уже не мог. На других участках все его атаки успешно отбивались. Дивизии противника несли такие огромные потери, что от многих из них оставались лишь номера. Обескровлены были и войска 62-й армии.