В сложной ситуации оказались соединения и части 62-й армии генерала Лопатина. Основная часть дивизий из-за тяжелых потерь была сведена в отдельные отряды. Армия имела задачу оборонять Сталинград в пределах городского обвода, т. е. промышленной части города. А на внутреннем обводе планировалось развернуть части других объединений фронта, резервов Ставки и трех наиболее боеспособных дивизий самой армии. Во время отхода 64-й и 62-й армий советское командование принимало меры и по укреплению обороны с севера. Три стрелковые бригады, направлявшиеся на Северо-Кавказский фронт, были повернуты на Сталинград и заняли оборону севернее Тракторного завода. 24-я, l-я гвардейская и 66-я армии генералов Д. Т. Козлова, К. С. Москаленко и Р. Я. Малиновского при поддержке двух воздушных армий получили задачу уничтожить прорвавшегося к Волге врага, ликвидировать образованный им коридор и соединиться с армией А. И. Лопатина. К 12 сентября противнику ценой огромных жертв удалось приблизиться к городу на расстояние 2–10 км от него.
12 сентября, когда немцы вплотную подошли к Сталинграду, его оборона была возложена на 62-ю и 64-ю армии. Превосходство в силах и средствах было на стороне противника. Особенно значительным оно было в 40-километровой полосе обороны 62-й армии от поселка Рынок до Купоросного (южная окраина города), где враг имел почти двойное превосходство в людях и артиллерии и шестикратное — в танках. Удаление переднего края советских войск от Волги не превышало 10–12 км. Это ограничивало их маневр силами и средствами как из глубины, так и по фронту.
На долю 62-й армии, которую с 12 сентября возглавил генерал В. И. Чуйков, выпала задача оборонять центр и северную часть города, причем в исключительно сложных условиях. Вскоре армия оказалась отрезанной не только с севера — от войск Сталинградского фронта, но и с юга — от основных сил Юго-Восточного фронта. При этом 62-я армия в несколько раз уступала противнику в силах и средствах. Юго-Восточный фронт наносил контрудары в районе южнее Сталинграда, а Сталинградский фронт — с севера. Все эти сражения преследовали одну цель — удержать город и создать условия для перехода в контрнаступление.
Вражеское командование принимало все меры по захвату Сталинграда. На совещании в ставке, которая находилась в Виннице, Гитлер приказал командующему группой армий «Б» генералу Вейхсу и командующему 6-й армии генералу Паулюсу, присутствовавшим на этом совещании, взять Сталинград в самые короткие сроки. Группа армий «Б» и 6-я армия были усилены. Решающий штурм Сталинграда был намечен на 13 сентября[153].
По вывозу И. В. Сталина из района Сталинграда в Москву прибыли А. М. Василевский и Г. К. Жуков. Здесь 12–13 сентября состоялось совещание в Ставке ВГК. Основным вопросом, обсуждаемым на совещании, являлся анализ обстановки под Сталинградом, возможности нанесения контрударов по противнику. В ходе его обсуждения возникла идея о контрнаступлении на сталинградском направлении по флангам группировки Паулюса, где оборонялись румынские войска[154]. С этого времени началась усиленная подготовка к контрнаступлению Красной Армии на берегах Волги.
Уже 13 сентября противник начал штурм Сталинграда. На окраинах, в черте города, в районе межозерных дефиле развернулись ожесточенные сражения. В ходе первого штурма немцы смогли потеснить соединения 62-й армии и ворваться в центр города, захватить Мамаев курган. Завязались кровопролитные уличные бои. 14 сентября враг прорвался к вокзалу, а в районе Купоросного, в стыке с 64-й армией, вышел к Волге. 62-я армия оказалась отрезанной от 64-й. Защитников Сталинграда, сражавшихся на улицах города, поддерживали артиллерийские батареи, установленные на левом берегу Волги. Заволжская артиллерия вела огонь по участкам сосредоточения резервов противника и наиболее опасным направлениям его наступления. Громили прорвавшихся в город гитлеровцев и корабли Волжской военной флотилии, располагавшие 50 орудиями. Непрерывно наносила удары по врагу взаимодействовавшая с наземными защитниками города 8-я воздушная армия. С 13 по 26 сентября она совершила свыше 4 тыс. самолето-вылетов.