Итог был мрачный. Противник вплотную подошел к Мамаеву кургану и к линии железной дороги, идущей через город до Центрального вокзала. Вокзал еще удерживался нами. В центре города во многих зданиях засели немецкие автоматчики, пробравшиеся туда через наши поредевшие боевые порядки.
От наших частей, действовавших в центре армии, почти ничего не осталось. Армейский наблюдательный пункт на Мамаевом кургане был разрушен бомбами и артиллерийским огнем.
С левого фланга армии доносили: хотя вражеские атаки отбиты, но по всему видно, что противник накапливается, ведет разведку, готовится к новому наступлению.
Всю ночь на 15 сентября работники штаба армии не смыкали глаз: одни на передовой линии фронта восстанавливали порядки подразделений; другие вели бои у домов специалистов и у вокзала и тем самым обеспечивали переправу частей дивизии Родимцева; третьи в районе центральной пристани встречали переправлявшиеся батальоны и выводили их по разрушенным улицам на передовую линию.
За ночь удалось переправить только 34-й и 39-й полки и один батальон 42-го полка. Наступивший рассвет и появление авиации противника помешали дальнейшей переправе.
Прибывшие полки заняли участок в центре города от оврага Крутой до вокзала; на вокзал был направлен первый батальон 42-го полка. Мамаев курган оборонял батальон дивизии Сараева. Левее (юго-западнее) вокзала оборонялись остатки танковой бригады, сводного полка и 42-й стрелковой бригады Батракова. На остальных участках все оставалось без перемен.
С утра 15 сентября противник начал атаку в двух направлениях: в центре армии — на вокзал и на Мамаев курган — наступали части 295, 76 и 71-й пехотных дивизий с танками; на левом фланге — на пригород Минина, Купоросное — наступали части 24-й и 14-й танковых и 94-й пехотной дивизии. На правом фланге было относительно спокойно. Атаке предшествовал мощный удар с воздуха. Затем авиация противника повисла над нашими боевыми порядками.
Бой сразу принял тяжелую для нас форму. Не успели прибывшие ночью свежие части Родимцева осмотреться и закрепиться, как сразу были атакованы превосходящими силами врага. Его авиация буквально вбивала в землю все, что было на улицах.
Особенно ожесточенные бои развернулись у вокзала и в пригороде Минина. Четыре раза в течение дня вокзал переходил из рук в руки и к ночи остался у нас. Дома специалистов, которые атаковал 34-й полк дивизии Родимцева с танками тяжелой бригады, остались в руках немцев. Стрелковая бригада полковника Батракова с подразделениями дивизии Сараева, понеся большие потери, была оттеснена на рубеж Лесопосадочная. Гвардейская стрелковая дивизия Дубянского и отдельные подразделения других частей, тоже понеся большие потери, отошли на западную окраину города, южнее реки Царица.
К вечеру 15 сентября трудно было сказать, в чьих руках находится Мамаев курган, который оборонял батальон дивизии Сараева, сведения поступали противоречивые. Автоматчики противника просочились по реке Царица к железнодорожному мосту и обстреливали наш командный пункт. Охрана командного пункта штаба армии снова вступила в бой. К нам в блиндаж на КП начали приносить раненых.
В эту ночь всех нас тревожила судьба Мамаева кургана. Овладев им, противник господствовал бы над всем городом и над Волгой.
Я приказал во что бы то ни стало переправить ночью оставшийся на той стороне Волги 42-й полк Елина и вывести его к Мамаеву кургану, чтобы он мог с рассветом занять там оборону и удерживать вершину кургана любой ценой.
В боях 15 сентября противник потерял только убитыми свыше двух тысяч человек. Раненых всегда бывает в три-четыре раза больше. В общей сложности за 14–15 сентября немцы потеряли восемь — десять тысяч человек и 54 сожженных танка. Наши части тоже понесли большие потери в живой силе и технике и отошли.
Вскоре гитлеровцы поняли, что город наскоком не возьмешь. В дальнейшем они стали действовать осмотрительнее: атаки подготовляли тщательно и в бой шли уже без гармошек, без песен и плясок… Прямо скажем: шли на верную смерть.
— Земля у Волги стала скользкой от крови, и гитлеровцы скользили по ней, как по наклонной, к своей гибели, — говорили защитники города.
Наши бойцы и командиры знали, что отходить назад некуда и нельзя, и, главное, они поняли, что захватчиков можно бить, что они не забронированы, что наши пулеметы и автоматы очень хорошо прошивают их насквозь. Бронебойщики не боялись подпускать немецкие танки на 50—100 метров и наверняка поражали их.
16 и 17 сентября бои шли с нарастающим напряжением. Вводя свежие резервы, противник непрерывно атаковал в центре части 13-й гвардейской дивизии и стрелковой бригады Батракова. Особенно жестокие бои шли в районе Мамаева кургана и вокзала.
С утра 16 сентября полк Елина захватил и закрепил за собой Мамаев курган, но дальнейшее его контрнаступление задержалось. Начались встречные бои и встречные атаки, вернее, смертельные схватки, которые продолжались на Мамаевом кургане до конца января 1943 года.