Когда Чуйков принял командование 62-й, она по своей сути мало чем напоминала полноценную армию, от этого грозного военного понятия оставалось лишь название. Просто сказать, что она была ослаблена в предыдущих сражениях, означало бы только полуправду, потому, что многие соединения фактически перестали существовать в изначальном виде и не могли самостоятельно выполнять положенные им боевые задачи. Так же ошибочно определять ее силу по количеству дивизий, танковых и других частей, входивших в нее. В некоторых дивизиях оставалось по 100–200 бойцов, а в танковых бригадах по одному-два танка. Армия оказалась полностью отрезанной от соседей, ее фланги упирались в Волгу. У Чуйкова было около 50 тысяч человек, тогда как наступающий на него противник имел 170 тысяч солдат, 500 танков, 3 тысячи орудий. В воздухе господствовала немецкая авиация, совершавшая до трех тысяч вылетов в сутки. Поддержка нашей авиации была раз в десять меньшей.
Задача этой мощной группировки противника была очевидной для нашего командования, а немцам казалась простой, решаемой в несколько дней: разгромить оставшиеся советские войска и сбросить остатки 62-й армии в Волгу. Перестроив свои силы, противник повел наступление на центральную часть Сталинграда. Что же делать командующему в такой ситуации, на что опереться, как отстоять город?
Первым конкретным шагом Чуйкова, при отсутствии резервов и в ожидании подкреплений, обещанных командованием фронта, стала одобренная Военным советом армии раздача оружия коллективам предприятий города и создания вооруженных рабочих отрядов. Чуйков запретил любой самовольный отход с занимаемых позиций без ведома его и начальника штаба. Введение этой меры сопровождалось принятием решения о том, что командующий и штаб армии должны оставаться в Сталинграде и на левый берег или на острова ни в коем случае не отходить. Чуйкову оказалось достаточно одного дня боев, чтобы понять, что в условиях постоянных бомбежек, обстрелов и беспрерывного нарушения связи управлять войсками с командного пункта на Мамаевом кургане невозможно. КП армии с разрешения штаба фронта был перенесен в балку реки Царица. Положение 62-й армии в эти дни стало критическим. Сил противостоять сильному противнику не хватало, требовалось срочное усиление свежими дивизиями.
С этого дня — 13 сентября 1942 года — все предыдущие представления Чуйкова о ведении боевых действий и построении обороны и даже накопленный им опыт сражений с немецкими войсками не имели почти никакого значения. Для него и для его подчиненных началась новая война. Она называлась — сражение в условиях города. В этой войне не существовали, в том понимании и в тех параметрах, как это принято военной наукой, такие определения, как линия фронта, передний край, глубина обороны, оперативное построение, тыл. Ни бойцы, ни командиры, ни сам Чуйков и ни вышестоящие генералы — от командования фронта до Ставки, не имели опыта столь масштабных боев в огромном городе. Единственным положительным моментом в этой ситуации являлось отсутствие аналогичного опыта и у противника. Более того, немцы не собирались вести длительное сражение в городе и были к нему совершенно не готовы. Вот как понимал перемену в ходе битвы сам В. И. Чуйков: «13 сентября 1942 года было началом периода самого кровопролитного, самого упорного сражения, которое вошло в историю как «оборона Сталинграда», длившаяся до 19 ноября, то есть до перехода советских войск в контрнаступление. Это сражение для войск, оборонявших Сталинград, особенно для войск 62-й армии, было непрерывной смертельной схваткой, без оперативных пауз и без ночных затиший как с той, так и с другой стороны. Оборона 62-й армии не была ни на минуту пассивной, это была атакующая оборона, которая не давала передышки наступающему противнику».
Ограничиваться одними лишь оргмероприятиями, даже крайне необходимыми, было недостаточно. Первым важным командирским решением Чуйкова явилась организация контратаки в ночь на 14 сентября. Это была отчаянная попытка с небольшими надеждами на успех, предпринятая малыми силами, но сыгравшая важную роль. Планы немцев на какое-то время были сорваны, появилась возможность укрепить оборону центра города и переправы, на которой через сутки должна была высадиться 13-я гвардейская стрелковая дивизия Героя Советского Союза генерал-майора А. И. Родимцева, спешившая на помощь защитникам города. Но наутро противник нанес сильнейший удар. Враг рвался к Мамаеву кургану и к Волге через центр Сталинграда, не считаясь с потерями, напролом. Чуйков вспоминал, что немцы, видимо уверовав в скорую победу, были буквально охвачены каким-то психозом. Наши бойцы видели, как пьяные солдаты выпрыгивали из машин, играли на губных гармошках, кричали и плясали на тротуарах, попадая под шквальный огонь защитников города.
Общая длина Сталинграда вдоль берега Волги составляла около 40 километров, а ширина всего пять и только на севере в заводском районе доходила до десяти. Именно столько оставалось пройти захватчикам для взятия города. Представитель Ставки Г. К. Жуков, координировавший действия армий в районе Сталинграда и предпринимавший все возможное для того, чтобы отстоять город, но обязанный логикой стратега предусмотреть любое развитие событий, не исключал, что наступают, возможно, последние часы обороны Сталинграда. Но произошло то, чего не ожидал никто ни в Германии, ни в союзных ей странах, но что как самую важную новость затаив дыхание ждали советские люди: эти километры гитлеровцы пройти так и не смогли, несмотря на многократное превосходство в силах над защитниками города.
Именно в эти дни Чуйков и его окружение со всей очевидностью убедились — истребление солдат и офицеров противника среди развалин города происходит гораздо успешнее, чем на открытом пространстве. Это было важное новшество, родившееся на руинах Сталинграда — втянуть немцев в городские бои и перемалывать их живую силу в условиях, когда они, наступая, несут неизмеримо большие потери, зачастую не понимая, откуда по ним ведут огонь. Вынудив противника сражаться в тесноте узких улиц, в ближнем бою, защитники города постепенно лишили его главных преимуществ — в авиации, танках и количестве пехоты. Теперь сражение продолжалось на равных и по нашим правилам. Но все это проявится в полной мере позже, а в те дни Чуйков, сознавая колоссальную опасность, нависшую над центральной переправой, куда должны прибывать подкрепления, бросил в бой последние резервы, включая охрану и сотрудников штаба армии, заменивших погибших командиров в различных частях. Судьбу Сталинграда и его защитников решали уже не дни, а часы.
В ночь на 15 сентября 13-я гвардейская дивизия генерала Родимцева переправилась двумя полками в Сталинград и с ходу вступила в бой. Ее удар был совершенно неожиданным для противника. Бойцы дивизии, ядро которой составляли десантники, дрались умело и бесстрашно. Удалось отбросить противника от берега Волги, в районе вокзала и в центре города завязались жестокие схватки, переходившие в рукопашные. На следующую ночь в Сталинград переправился 39-й гвардейский стрелковый полк этой дивизии, который 16 сентября при участии подразделений 112-й стрелковой дивизии штурмом взял Мамаев курган.
Пятнадцатого сентября Родимцев прибыл на КП Чуйкова и получил от него задачу — очистить центр города и занять оборону на участке от реки Царица до Мамаева кургана. В результате умелых действий обороняющихся и контратак прибывших свежих сил, за один день 15 сентября противник потерял только убитыми свыше двух тысяч человек, а вместе с ранеными около десяти тысяч и 54 танка. Получив жесткий отпор, немецкое командование осознало, что лобовыми ударами, нахрапом Сталинград не взять.
С первых же дней боев в Сталинграде Чуйков направил свои усилия не только на то, чтобы отразить удары врага, но и на поиск новых форм городского боя, полагаясь на свое понимание обстановки, а также на опыт командиров и бойцов, проявлявших инициативу и смекалку. Так родился важнейший тактический прием, ставший обязательным для всей 62-й армии. Чуйков вспоминал: «Наблюдая за действиями вражеской авиации, мы заметили, что фашистские летчики не отличаются точностью бомбометания: они бомбят наш передний край только там, где есть широкие нейтральные полосы, то есть достаточное расстояние между нашими и вражескими передовыми позициями. Это натолкнуло нас на мысль: сократить нейтральные полосы до предела — до броска гранаты… И удержаться там всеми силами. А если враг не примет нашу тактику ближнего боя, попытается оторваться — не давать увеличивать разрыв». Чтобы еще больше нейтрализовать действия немецкой авиации и уменьшить свои потери, командование армии приказало контратаковать преимущественно ночью. Атаковать врага, когда он этого не ждет, — излюбленный прием Чуйкова еще со времен Гражданской войны. Этому он учил своих подчиненных и в Сталинграде. Он требовал вести активную оборону, использовать любую возможность для наступательных действий. Для этого, как вскоре стало понятно, лучше было действовать небольшими группами.