3 сентября Жуков получил телеграмму Сталина: «Положение Сталинграда ухудшается. Противник в трех верстах, Сталинград могут взять сегодня или завтра, если северная группа не окажет немедленную помощь. Потребуйте… немедленно ударить по противнику и прийти на помощь сталинградцам. Недопустимо никакое промедление. Промедление теперь равносильно преступлению. Всю авиацию бросить на помощь Сталинграду…». Жуков все-таки выдерживал сроки сосредоточения войск и во избежание напрасных потерь бросал в бой хоть как-то укомплектованные части.
С 3 по 12 сентября удары армий Сталинградского фронта по левому флангу Паулюса оттянули его танки и мотопехоту от штурма города. Удары проводились в трудных условиях: медленный подвоз и сосредоточение войск, нехватка средств, горючего, боеприпасов и времени для сколачивания соединений. К тому же открытая, как скатерть местность, была убийственно невыгодной для наступления при полном господстве немецкой авиации. Все осложнялось еще и отсутствием у советских командиров опыта массированного использования танков, устаревшим построением боевых порядков частей в три линии, что затрудняло им вести огонь на поражение в начале атак, тогда как сами они подвергались огневому удару противника (это вызвало в октябре распоряжение Ставки в корне изменить полевую тактику).
Продвижение советских войск на 2–3 км встречало сильный огневой отпор немцев и не решало главной задачи. В ходе этих боев Жуков и Василевский все более убеждались, что наличными силами и армейскими ударами обстановку под Сталинградом не переломить.
12 сентября вызванных в Ставку Жукова и Василевского Сталин встретил вопросом: «Что нужно Сталинградскому фронту, чтобы ликвидировать коридор и соединиться с Юго-Восточным?» Жуков доложил обстановку и в частности сказал: нужна, как минимум, полнокровная армия, танковые соединения и артиллерия. Сталин склонился над картой резервов, а Жуков, отойдя с Василевским к окну, вполголоса сказал:
— Все равно это не решение вопроса.
— Да, — согласился Василевский, — это полумера. Нужно искать иное решение.
Сталин услышал и мгновенно вскинулся от карты:
— А какое «иное» решение?
Оба военачальника вернулись к столу и кратко пояснили суть «иного» решения. Именно в ходе этого обсуждения в какой-то момент сверкнула, как молния, идея: мощными ударами окружить всю немецкую группировку под Сталинградом. И уже на следующий день, 13 сентября в 22 часа, план в общих чертах был доложен Сталину. С этого дня защитникам Сталинграда выпадала тяжкая доля ценой большой крови и жертв устоять до дня и часа «икс». И они, не зная об этом решении, выстояли.
По стечению обстоятельств, в одни и те же дни возникли два противостоящих замысла или два решающих плана: немецкий — взять Сталинград и отбросить русских до Астрахани и советский — удержать Сталинград и окружить немцев между Волгой и Доном.
Немцы назначили штурм города на 13 сентября, о чем ночью, в момент обсуждения плана, Еременко доложил Сталину. Тот тут же приказал Жукову вылететь на Сталинградский фронт, а Василевскому на Юго-Восточный.
Оборона города проходила в удалении от 2 до 10 км и возлагалась на 62-ю армию от Рынка до Купоросной (50 км) и 64-ю от Купоросной до Ивановки (25 км). 62-я армия, на которую легла основная тяжесть обороны, провела небезуспешные бои на внутреннем обводе, где за 10 дней немцы понесли большие потери. Но к тому времени, когда соединения 62-й отошли непосредственно на городской обвод, армия насчитывала 40 тыс, человек против 100 тыс. у немцев, 723 орудия против 1435 немецких и 60 танков против 500. Паулюс и Гот замкнули, наконец, пустое кольцо, но не на берегу Волги и не в городе, а перед ним, западнее и им снова противостояли так и не окруженные 62-я и 64-я армии.