Вплоть до конца августа удары советских войск следовали из различных районов и в различных направлениях, однако они, к сожалению, успеха так и не возымели. Враг, заслонив фланги прорыва силами пехотных дивизий, на эти удары отвечал не только огнем, но и сильными контратаками пехоты и танков. А в это время немецкая авиация методично бомбила боевые порядки советских соединений, не давая им возможности в течение светлого времени суток организовать наступление. Дороги к фронту с севера подвергались бомбардировке на глубину до 100 километров. К тому же истребительная авиация немцев блокировала аэродромы воздушной армии фронта северо-западнее Сталинграда.
В целом проводившиеся контрудары хотя и не дали существенных результатов в разгроме вклинившегося врага, но самоотверженными действиями бойцов и командиров обеих групп лишили немцев возможности наносить повторные удары по городу с севера.
В полосе Юго-Восточного фронта соединения армии Гота, прорвав оборону 57-й армии генерала Ф. И. Толбухина, к 25 августа вышли южнее Красноармейска к среднему оборонительному обводу, оказавшись на подступах к городу. Однако командование фронта, используя последние резервы, все же сумело остановить противника.
Тяжелое положение, сложившееся севернее Сталинграда, усугублялось тем, что основные силы 62-й армии продолжали вести напряженные бои на левом берегу Дона, а авиация фронта наносила удары по захватчикам, наступавшим на красноармейском направлении, к югу от города, откуда, по мнению командования, ему грозила наибольшая опасность. Только со второй половины дня 25 августа 8-я воздушная армия генерала Т. Т. Хрюкина смогла переключиться на действия севернее Сталинграда и принять участие в отражении вражеских налетов на город. В воздух была поднята вся истребительная авиация. Завязалось ожесточенное воздушное сражение. По врагу вели огонь более полутысячи стволов зенитной артиллерии, но штурм не ослабевал.
Благодаря упорному сопротивлению советских воинов были остановлены и соединения Гота, наступавшие с юга. Тогда немецкое командование решило окружить войска 64-й армии и 24–26 августа повернуло фронт наступления на запад, угрожая им с фланга и тыла. Под угрозой окружения оказались 62-я и 64-я советские армии.
Для ликвидации этой угрозы командующий 64-й армией ввел в сражение все свои резервы, даже те, которые были развернуты в районе Абганерово. Это положительно сказалось на ходе боевых действий: резервы обеспечили устойчивость обороны южной части города, а впоследствии создали выгодные условия для перехода в контрнаступление.
Несмотря на принятые меры, соединения Юго-Восточного фронта, исчерпав все резервы, вытянулись узкой полосой на широком фронте довольно сложной конфигурации. Угроза окружения армии генерала Шумилова становилась все реальнее. Командарм предложил отвести войска на средний обвод, но командующий фронтом генерал Еременко отклонил этот своевременный шаг, за что дорого пришлось заплатить советским войскам. Уже 29 августа соединения фронта под ударами противника начали отходить с внешнего оборонительного обвода на внутренний. Чтобы как-то оторваться от сильной и подвижной ударной группировки немцев и спасти основную массу войск, генерал Шумилов решил прикрыться одной дивизией. Неся огромные потери, 126-я дивизия полковника В. Е. Сорокина выдержала суровые испытания и с честью выполнила приказ: враг был задержан почти на целый день. Только к вечеру его танки ворвались на отдельные участки среднего обвода. Но натиск немцев возрастал. Поэтому 30 августа войскам фронта была отдана директива отходить на средний обвод. В течение двух дней части армии разрозненными отрядами продвигались к нему. Вместе с ними отходили и соединения 62-й армии. 1 сентября неприятелю удалось прорвать средний оборонительный обвод и выйти в тыл отходивших советских войск. Однако на этот раз большинству наших частей все же удалось избежать окружения между Доном и Волгой.
В связи с соединением встречных вражеских группировок внутри среднего обвода генерал Еременко отдал приказ об отводе войск на 25–30 км — к внутреннему обводу. 64-я армия отошла организованно и заняла оборону южнее железной дороги Калач — Сталинград. Попытки немцев с ходу преодолеть ее были пресечены активными действиями соединений армии, которая, закрепившись, оставалась здесь до конца оборонительного периода Сталинградской битвы.