Поддержка группировки сухопутных войск противника при переходе в наступление и при его развитии возлагалась на группировку ВВС, в которую входили основные силы 4-го воздушного флота и 8-го авиационного корпуса (до 1200 самолетов).

В середине июля сформированный 12 июля Сталинградский фронт (63, 62, 64, 21А), прикрыв рубеж по р. Чир передовыми отрядами 62А, переходил к обороне по рубежу р. Дон — Павловск — Еланская — Серафимович — Клетская, далее Суровикино, Суворовская, Верхне-Курмоярская.

Для непосредственной обороны района Сталинграда создавались четыре оборонительных обвода. Внешний оборонительный обвод Горная Пролейка (р. Волга) — р. Бердич — р. Иловле — р. Дон — Логовский — р. Мышковка — Васильевка — Плодовитое — Райгород (р. Волга) имел протяженность около 400 км. Средний оборонительный обвод проходил по рубежу Пичуга — Бол. Россошка — Гавриловка — Красноармейск. Его протяженность составляла до 150 км. Внутренний оборонительный обвод создавался по рубежу Орловка — Песчанка, Красноармейск. Четвертый оборонительный обвод проходил непосредственно по окраине Сталинграда.

К 23 июля войска Сталинградского фронта заняли оборону на назначенном рубеже. Всего в составе группировки насчитывалось сд — 26, кав. д — 3, тбр — 2, отб — 8.

63А (сд — 6) оборонялась в полосе Павловск — Еланская — Серафимович по левому берегу р. Дон;

21А (сд — 3), восстановив боеспособность соединений, оборонялась в полосе иск. Серафимович — Клетская по левому берегу р. Дон;

62А (сд — 6, тбр — 1, отб — 7) оборонялась в полосе иск. Клетская — Суровикино протяженностью 100 км;

64А (сд — 5, тбр — 1) оборонялась в полосе иск. Суровикино, Верхне-Курмоярская, имея левый фланг на левом берегу р. Дон.

В состав группировки входила 8 ВА (в конце июля включена в состав Сталинградского фронта), имевшая в своем составе 561 самолет, из которых исправными были 337 (60%).

57А была передана в состав Сталинградского фронта и проводила восстановление боеспособности соединений в районе Дубовка. Она составляла резерв фронта.

Управления 38 и 28А были выведены в резерв Ставки ВГК и приступили к формированию в полосе обороны Сталинградского фронта 1 и 4 ТА из отошедших танковых соединений Юго-Западного фронта.

24 июля директивой Ставки ВГК в оперативное подчинение командующего войсками Сталинградского фронта была передана Волжская военная флотилия, в боевом составе которой насчитывалось канонерских лодок — 7, бронекатеров — 20, катеров-тральщиков — 33, полуглиссеров — 15, плавучих зенитных батарей — 2. Перед флотилией были поставлены следующие задачи: огневая поддержка оборонявшихся войск; воспрещение переправы через Волгу войск противника; осуществление противоминной обороны на речной акватории от Саратова до Астрахани; оборона речных коммуникаций и обеспечение проводки по ним караванов судов от Саратова до Астрахани; оборона портопунктов и пунктов базирования сил флотилии; обеспечение перевозок войск и воинских грузов через Волгу.

Соотношение сил группировок советских и германских войск в полосе обороны Сталинградского фронта к 23 июля было следующим:

 Советские войска Германские войска Соотношение

Численность личного состава в боевых войсках 187 тыс. чел. 250 тыс. чел. 1:1,34

Танки 360 740 1:2,06

Орудия и минометы 7894 7500 1,05:1

Боевые самолеты 337 1200 1:3,56

Непосредственно на сталинградском направлении в полосах обороны 62А и правого фланга 64А противник имел превосходство по численности войск в 1,5 раза, по орудиям и минометам — в 2,6 раза, по танкам — в 2 раза.

Замыслом противника предусматривалось: главный удар нанести силами 14 тк и 8 ак с рубежа 35—70 км южнее Серафимович в направлении Евлампиевский — Голубинский — Сталинград, прорвать оборону советских войск, наращивая усилия в образовавшемся прорыве, развить стремительное наступление, с ходу ворваться в Сталинград и завязать бои за овладение городом; другой удар нанести силами 24 тк и 51 ак с рубежа западнее Суровикино, Водянский в направлении Калач, Сталинград, прорвать оборону на стыке 62 и 64А и, развивая наступление, создавать угрозу охвата и окружения обороняющихся советских войск; после выхода в район НП Калач, разгрома тылов 62А и захвата переправ развить наступление на Сталинград и завязать бои за овладение городом; в дальнейшем, овладев городом, развить наступление вдоль Волги на юг и овладеть районом г. Астрахань; действия войск на главном направлении обеспечить прочным удержанием рубежа обороны по правому берегу среднего течения р. Дон, прикрывая левый фланг наступающих на Сталинград войск и их глубокие тылы.

Замысел действий Сталинградского фронта состоял в том, чтобы упорной обороной на подготовленных рубежах задержать продвижение противника. Не допустить его прорыва к Волге и закрепления на ее западном берегу, удержать Сталинград, нанести максимальные потери противнику, ослабить его ударную группировку и выиграть время для развертывания стратегических резервов и наращивания усилий на южном фланге советско-германского фронта.

17 июля войска 6А противника подошли к рубежу р. Чир и, преодолевая сопротивление передовых отрядов 62А Сталинградского фронта, вынудили их к 22 июля отойти на основной рубеж обороны.

23 июля войска противника подошли к основному рубежу обороны Сталинградского фронта. 14 тк и 8 ак вышли на рубеж Клетская — Слепихин и с ходу атаковали войска правого фланга 62А Сталинградского фронта. Противник, имея в первом эшелоне тд — 1, мд — 2, пд — 2, преодолел сопротивление противостоявших 3 стрелковых дивизий 62А, усиленных танковой бригадой и несколькими танковыми батальонами, прорвал оборону и, развивая наступление, к исходу 25 июля вышел к правому берегу р. Дон в районе Каменский, охватив с севера войска левого фланга 62А.

Для восстановления положения в полосе 62А командующий войсками Сталинградского фронта ввел в сражение 1 и 4 ТА, еще не завершившие формирование и укомплектованные танками только на 40%. 25 июля 1 ТА (тк — 2, сд — 1) нанесла контрудар из района НП Калач в северо-западном направлении и остановила продвижение на юг вдоль р. Дон войск 14 тк противника, пытавшегося охватить с востока войска левого фланга 62А. 27 июля 4 ТА (тк — 1, сд — 1) нанесла контрудар из района НП Трехостровская в западном направлении, прорвала кольцо окружения противника вокруг 2 дивизий правого фланга 62А в районе НП Верхне-Бузиновка, вместе с ними организованно отошла и закрепилась на рубеже Ореховский — Евлампиевский. 27 июля 21А частью сил нанесла контрудар с севера в направлении на НП Клетская, однако он успеха не имел.

К исходу 27 июля продвижение войск 14 тк и 8 ак было остановлено, и противник перешел к обороне на достигнутом рубеже Клетская — Каменский — Манойлин. Для наращивания усилий в районе образовавшегося выступа противник предназначал 17 ак (пд — 2), продолжавший выдвижение из глубины.

25 июля противник силами 24 тк и 51 ак (тд — 1, пд — 3) с рубежа Суровикино — Суворовский перешел в наступление против войск правого фланга 64А, преодолел их сопротивление и вынудил к отходу.

64А частью сил отошла на рубеж Суровикино — Рычков вдоль железной дороги и прикрыла левый фланг и тыл 62А, частью сил переправилась через р. Дон и развернулась на рубеже обороны по его восточному берегу. Попытки противника продвинуться на север из района НП Нижне-Чирская для захвата переправ через р. Дон и окружения 62А были пресечены.

24 тк и 51 ак противника были вынуждены прекратить продвижение и перейти к обороне на достигнутом рубеже до подхода выдвигавшегося из глубины 11 ак (пд — 2). Наступление 6А противника было остановлено, попытка прорваться к Сталинграду и овладеть городом с ходу сорвана.

В связи с этим германское командование приняло решение привлечь к действиям на сталинградском направлении 4 ТА (48 тк, 4 ак, 6 ак рум.) в составе пд — 6, тд — 1, мд — 1. Замыслом противника предусматривалось: 4 ТА из района Николаевская — Цимлянская — Дубовское — Мартыновка развить наступление вдоль железной дороги Тихорецк — Сталинград, нанести главный удар с юго-запада, прорвать оборону советских войск и овладеть Сталинградом; 6А разгромить войска 62 и 64А на правом берегу р. Дон, подготовить рубежи перехода в наступление и с подходом 4 ТА к рубежу нанесения удара нанести другой удар с запада на Сталинград.