С этой целью 21 сентября силами пяти дивизий (76, 94-я пехотные, 14, 24-я танковые и 29-я моторизованная) немецкие войска атаковали советские части на фронте 13-й гвардейской стрелковой дивизии, 42-й и 92-й стрелковых бригад. На участке 13-й гвардейской стрелковой дивизии атаки немцев были отражены. Подтянув резервы, противник силами 76-й пехотной дивизии при поддержке около 100 танков с утра 22 сентября возобновил свои атаки. В эти дни бои достигли своего наивысшего напряжения. 34-й и 42-й гвардейские стрелковые полки последовательно отбили 12 вражеских атак, прежде чем неприятель смог потеснить их. Во второй половине дня группе автоматчиков противника общей численностью до 200 человек с пятнадцатью танками удалось вклиниться в нашу оборону в районе оврага Долгий и выйти на правый фланг 34-го гвардейского стрелкового полка. Одновременно с этим вторая группа автоматчиков проникла на левый фланг этого полка в район площади «9 Января». Создавалась чрезвычайно тяжелая обстановка. Полку угрожало окружение. Для ликвидации прорыва командир 13-й гвардейской стрелковой дивизии ввел свой резерв: сводный батальон и разведывательная рота 34-го гвардейского стрелкового полка получили задачу перейти в контратаку против группы автоматчиков, прорвавшейся к правому флангу полка в район оврага Долгий; 3-й батальон 39-го гвардейского стрелкового полка (39-й гвардейский стрелковый полк в ночь на 22 сентября с Мамаева Кургана был возвращен в состав дивизии и сосредоточен на левом фланге в районе к юго-востоку от вокзала «Сталинград 1-й») направлялся в контратаку против частей противника, прорвавшихся на площадь «9 Января».
Контратаки резервов увенчались успехом.
В бою 21 и 22 сентября 13-я гвардейская стрелковая дивизия успешно покончила с попытками противника сломить ее сопротивление в центральной части города и выйти к Волге. Германские войска одержали незначительный тактический успех, продвинувшись всего на несколько десятков метров. Эти ничтожные успехи были достигнуты ценою больших потерь. На поле боя остались 43 подбитых и сожженных немецких танка и более 500 трупов.
22 сентября также шли ожесточенные бои юго-восточнее вокзала. Здесь оборонялись 1-й и 2-й батальоны 42-го гвардейского стрелкового полка. Противник значительными силами окружил 1-й батальон и 5-ю роту. Потеряв связь со штабом полка, бойцы и командиры, попавшие в окружение, мужественно отражали атаки врага. На исходе дня 5-я рота прорвала вражеское кольцо и соединилась со своими частями. Бойцы и командиры 1-го батальона, окруженные численно превосходящими силами противника, продолжали борьбу до своей гибели.
Необходимо заметить, что у командира 13-й гвардейской стрелковой дивизии генерал-майора А. И. Родимцева были высокопоставленные завистники в штабе и руководстве 62-й армии. Поэтому как только подразделения дивизии «сдали» Сталинградский вокзал, в редакцию газеты «Красная Звезда» поступило письмо с таким упреком: «Писали, что гвардия не отступает (незадолго до происходящих событий в газете была напечатана статья А. И. Родимцева „Гвардия не отступает“. —
В дальнейшем, вплоть до начала контрнаступления советских войск 19 ноября 1942 года, 13-я гвардейская стрелковая дивизия, прочно закрепившись, крепко держала занимаемый рубеж, не допустив здесь врага не только к Волге, но и в восточную часть центра города.
42-я и 92-я стрелковые бригады, непрерывно атакуемые численно превосходящими силами врага, с 21 по 26 сентября вели упорные оборонительные бои. Немецкие войска, действуя вдоль долины реки Царица, 22 сентября 1942 года разобщили эти бригады, отрезали их от 13-й гвардейской стрелковой дивизии и вышли к Волге в районе пристани. В течение пяти дней остатки бригад разрозненными группами дрались в окружении; в ночь на 27 сентября они вынуждены были оставить южную часть города и переправиться на левый берег Волги в селение Красная Слобода. Южная часть центра города была занята противником.
В результате четырнадцатидневных боев, ценою огромных потерь, немецким войскам удалось овладеть южной частью и центром города. Однако им не удалось сломить боевой дух, стойкость и упорство частей 62-й армии. Несмотря на необычайно тяжелые условия борьбы, вызывавшиеся главным образом превосходством противника в воздухе, защитники города, сознававшие важность задачи, поставленной перед ними, были готовы продолжать борьбу до последней капли крови. Борьба только начиналась.