В результате неудачного для советских войск исхода военных действий в мае — июне 1942 в Крыму, на воронежском направлении ив Донбассе, где Ставка и Главное командование Юго-Западным стратегическим направлением не имели необходимых резервов, противнику удалось перехватить стратегическую инициативу. В конце июня немецко-фашистские войска развернули наступление против ослабленных войск Брянского, вновь созданного Воронежского, Юго-Западного и Южного фронтов, прорвали их оборону и к середине июля отбросили советские войска за Дон от Воронежа до Клетской и от Суровикино до Ростова. Группу армий «А», в которую 13 июля была включена 4-я танковая армия из группы армий «Б», немецко-фашистское командование направило на кавказское направление, а 6-ю армию, входившую в состав группы армий «Б» (командующий генерал-полковник М. Вейхс), — на Сталинград для обеспечения левого крыла ударной группировки; противник был уверен в быстром и лёгком захвате этого важного стратегического пункта, поскольку на пути его наступления находились незначительные силы советских войск.
В этой обстановке Ставка Верховного Главнокомандования приняла срочные меры по организации обороны на сталинградском направлении. 12 июля на базе управления Юго-Западного фронта было создано управление нового Сталинградского фронта (командующий Маршал Советского Союза С. К. Тимошенко, с 23 июля генерал-лейтенант В. Н. Гордов, член Военного совета Н. С. Хрущев, начальник штаба генерал-лейтенант П. И. Бодин). В состав фронта вошли 62-я, 63-я, 64-я армии, а также 21-я армия и 8-я воздушная армия Юго-Западного фронта, позже формировавшиеся 1-я и 4-я танковые армии и некоторые части 28-й, 38-й и 57-й армий. В оперативное подчинение была передана Волжская военная флотилия. К 17 июля фронт занял оборону в полосе 530 км по линии: Павловск-на-Дону, по левому берегу Дона, Серафимович, Клетская, Суровикино, Верхнекурмоярская. На подступах к Сталинграду усилились работы по строительству оборонительных рубежей между Волгой и Доном (начатые ещё в октябре 1941), в которых по призыву партийных и советских организаций принимали участие многие тысячи жителей. Большую работу провели областной и городской комитеты партии (1-й секретарь обкома А. С. Чуянов) по формированию и подготовке народного ополчения, рабочих отрядов самообороны, по реорганизации производства для нужд фронта и по эвакуации из города детей и государственных ценностей.
17—22 июля передовые отряды 62-й и 64-й армий вели упорные бои с противником на рубеже рр. Чир и Цимла, после чего отошли на основной рубеж обороны. На 22 июля противник имел на сталинградском направлении 18 дивизий, всего 250 тыс. чел. боевого состава, около 740 танков, 1200 самолётов, 7500 орудий и миномётов. Советские войска имели 16 дивизий, всего 187 тыс. чел., 360 танков, 337 самолётов, 7900 орудий и миномётов. Соотношение сил составляло: по людям 1,2: 1, по орудиям и миномётам 1: 1, по танкам 2: 1, по самолётам 3,6: 1 в пользу противника.
23 июля 1942 войска 6-й армии (командующий генерал-полковник Ф. Паулюс) начали наступление с задачей захватить Сталинград, Астрахань и закрепиться на Волге. 26 июля танковые и моторизованные соединения противника прорвали оборону 62-й армии и вышли в район Каменского. Советское командование нанесло контрудар силами 1-й и 4-й танковых армий, не закончивших формирование и имевших всего лишь 240 танков и две стрелковых дивизии, которые не смогли остановить врага, но несколько задержали его продвижение. Тяжёлые сражения развернулись также на фронте 64-й армии, но и здесь врагу не удалось с ходу прорваться в Сталинград. Возросшее сопротивление советских войск, сражавшихся с исключительным героизмом, вынудило немецко-фашистское командование сузить полосу наступления 6-й армии, выдвинув левее неё на Дон 8-ю итальянскую армию (командующий генерал-полковник И. Гарибальди), а 31 июля снять с кавказского направления 4-ю танковую армию (командующий генерал-полковник Г. Гот), с тем чтобы ударом с Ю.-З. Помочь 6-й армии овладеть Сталинградом. Главные силы 4-й танковой армии 5 августа вышли в район Абганерово, Плодовитое, где были остановлены войсками 64-й армии, отведёнными с Дона. В связи с тем что советские войска растянулись на фронте до 800 км и возникли трудности управления, Ставка 5 августа из Сталинградского фронта выделила Юго-Восточный фронт (командующий генерал-полковник А. И. Еременко, член Военного совета бригадный комиссар В. М. Лайок, начальник штаба генерал-майор Г. Ф. Захаров) в составе 57-й, 51-й, 64-й, 1-й гвардейской и 8-й воздушной армий. В Сталинградском фронте остались 63-я, 21-я, 62-я и 4-я танковая армии, а также формируемая 16-я воздушная армия. С 9 августа до 28 сентября обоими фронтами командовал генерал-полковник Еременко. 7—9 августа войска 6-й немецкой армии оттеснили войска 62-й армии на левый берег Дона, четыре её дивизии попали в окружение западнее Калача и вели бои до 14 августа, а затем пробились на соединение с главными силами. Подошедшие войска 1-й гвардейской армии нанесли сильный контрудар и остановили продвижение противника. В результате боев, продолжавшихся почти месяц, план врага захватить Сталинград с ходу был сорван упорной обороной советских войск. Ставка проявляла постоянную заботу об усилении фронтов и армий сталинградского направления своими резервами. Учитывая исключительную важность событий, развернувшихся у Сталинграда, ГКО для оказания помощи фронтам и координации их действий 12 августа направил вторично начальника Генерального штаба генерал-полковника А. М. Василевского, а 29 августа заместителя Верховного Главнокомандующего генерала армии Г. К. Жукова.
Немецко-фашистское командование решило овладеть Сталинградом путём нанесения одновременных ударов 6-й армией и 4-й танковой армией по сходящимся направлениям. Превосходя советские войска в орудиях и миномётах в 2,2 раза, в танках в 4 раза и в самолётах в 2 раза, противник 15—17 августа возобновил наступление на всём фронте внешнего оборонительного обвода, на который отошли советские войска. После ожесточённых сражений с 17 по 20 августа врагу удалось форсировать Дон на участке Трёхостровская, Вертячий, Песковатка. 23 августа 14-й танковый корпус противника прорвался в районе Вертячего и, рассекая сталинградскую оборону на две части, вышел к Волге в районе Латошинка — Рынок. 62-я армия была отрезана от др. армий Сталинградского фронта и 29 августа передана в Юго-Восточный фронт. Немецко-фашистская авиация подвергла Сталинград варварским бомбардировкам. 24 августа часть сил 14-го немецкого танкового корпуса перешла в наступление в направлении тракторного завода, но безуспешно. Здесь в ожесточённых боях участвовали отряды народного ополчения сталинградских заводов, которые при поддержке Волжской военной флотилии остановили врага. Одновременно войска Сталинградского фронта, отошедшие на С.-З., атаковали противника с С. и вынудили его отвлечь значительные силы, предназначенные для захвата Сталинграда. 14-й танковый корпус оказался отрезанным от тылов и несколько дней получал снабжение по воздуху. На южных подступах к Сталинграду войска Юго-Восточного фронта упорно отбивали атаки 4-й немецкой танковой армии. Лишь 29 августа врагу удалось прорвать фронт и выйти в район Гавриловки (юго-западнее Красноармейска). Войска Сталинградского фронта (1-я гвардейская, 24-я и 66-я армии) в начале сентября дважды переходили в наступление, которое значительного успеха не имело, но отвлекло силы врага и несколько облегчило положение защитников города. Т. о., в ходе боев с 15—17 августа по 12 сентября советские войска и на этот раз сорвали план противника и остановили его перед городским оборонительным обводом.
13—15 сентября немецко-фашистские войска, не считаясь с потерями, продолжали наступление к Волге, нанося основной удар в направлении Мамаева кургана и вокзала. К исходу 14 сентября враг прорвался к вокзалу, а в районе Купоросное (южные окраины города) вышел к Волге, 62-я армия (командующий с 10 сентября 1942 генерал-лейтенант В. И. Чуйков) оказалась отрезанной от 64-й армии (командующий генерал-лейтенант М. С. Шумилов). С левобережья через Волгу была переброшена 13-я гвардейская стрелковая дивизия А. И. Родимцева (переданная из резерва Ставки). После переправы в Сталинград дивизия с ходу контратаковала противника и 16 сентября отбила Мамаев курган. До 27 сентября шла яростная борьба за вокзал, который 13 раз переходил из рук в руки. Большую помощь сталинградцам оказали удары авиации под командованием генерала А. Е. Голованова и С. И. Руденко, а также атаки и артобстрелы немецких войск с С. войсками Сталинградского фронта.
