Тем временем налет продолжался. К городу подходили новые волны бомбардировщиков. Один из пилотов 5-й эскадрильи KG27 «Бельке» вспоминал: «Первая атака в составе соединения несколькими звеньями на город Сталинград. Вместе с нами атаковали „Штуки“, штурмовики и истребители. Грандиозная зенитная оборона русских. Мы летим на высоте 7500м. Бомбы сбросили в точке сброса над окраиной города, так как иначе могли поразить собственные самолеты, летевшие ниже нас».

Самое страшное случилось, когда Не-111 из эскадры KG55 сбросили бомбы на нефтехранилища, расположенные на берегу Волги в районе завода «Красный Октябрь». Произошло несколько мощнейших взрывов, и сталинградцы увидели, как огромный столб пламени взметнулся в небо на сотни метров. Затем от нагрева уцелевшие баки стали гулко взрываться, выбрасывая вверх новые столбы огня и дыма. Через какое-то время горящие нефтепродукты огненным потоком устремились по склонам к воде. Начались массовые пожары, пламя стремительно выжигало все на своем пути. Пылающая нефть потекла в Волгу, поджигая пароходы, баржи, пристани.

Зенитчица Матвеева рассказывала: «На Волге, она еще проглядывается сквозь завесу взрывов, закрыв полнеба, поднимается гигантский фонтан огня. Пламя рвется ввысь, там закручивается клубами, выпускает черный дым. Пламя разлетается в стороны. Пламя падает в реку. Пламя лижет воду, жрет ее, и широкая лента огня течет по Волге. Я обомлела – горит Волга! Все горит – земля, небо, вода. В этом пожарище сновали девочки-медсестры, они на носилках выносили раненых из боя на переправу и сами падали под обстрелом. Криков уже не было слышно от залпов орудий. Раненые прыгали с пятых этажей, потому что дома рассыпались от взрывов… Чтобы не задохнуться от дыма, зенитчики брали у санинструкторов вату, смачивали в нашатырном спирте и подносили к носу. Орудия накалялись докрасна. Бойцы макали в Волгу мешки и так остужали орудийные стволы».

Вскоре едкий черный дым заволок все небо, в воздухе летали черные хлопья сажи, стала ощущаться нехватка кислорода. Многие жители, не погибшие от бомб и попрятавшиеся по подвалам и оврагам, стали умирать от удушья. Помимо дыма, известковый туман, вставший над городом, белой простыней покрыл высокие здания, Волгу, растянулся на десятки километров, пополз на юг к Бекетовке и Красноармейску. Постепенно белизна тумана исчезла, смешиваясь с желто-серой дымной мглой пожаров. Сотни бомбовых разрывов слились в однообразный гул, чугунная тяжесть которого заставляла дрожать землю в Заволжье, там стекла деревянных домиков позванивали и листва на дубах шевелилась.

Огонь, горевший над одним зданием, соединялся с соседним огнем, и в результате горели целые улицы. Пламя перебрасывалось с дерева на дерево, врывалось в квартиры, на лестничные площадки, мгновенно выжигая все на своем пути, перепрыгивало с крыши на крышу. Пылал даже асфальт! В центре города, пытаясь спастись от пламени, люди прыгали с верхних этажей, вылезали на балконы и карнизы, висли на водосточных трубах, но смерть настигала их и там. Пожарные машины поначалу еще пытались бороться с огнем, но из-за нехватки воды и многочисленных завалов на улицах их действия оказались совершенно бесполезными.

Вскоре образовались гигантские огненные смерчи, втягивавшие в себя остатки кислорода и поглощавшие улицу за улицей. Наиболее сильные смерчи возникли в районе завода «Красный Октябрь» и в центре города. Бежать от них было бесполезно. Задыхаясь от удушья, люди один за другим падали, некоторое время корчились на земле и замирали. Потом их тела вспыхивали как факелы и мгновенно обугливались.

Огромное пожарище было видно за десятки километров на левом берегу Волги, и жители хутора Бурковского, Верхней Ахтубы, Тумака и Цыганской Зари словно завороженные наблюдали за этим концом света. Спасаясь от пламени, тысячи жителей бросились на берег Волги и в городские овраги, надеясь спастись там. Кругом рвались бомбы, некоторые попадали в самую гущу людей, разрывая их на куски. Остальные, забрызганные кровью и ослепленные вспышками взрывов, метались от угла одного здания к другому и, спотыкаясь о трупы, сталкиваясь друг с другом, мчались дальше.

Киевлянка Ольга Козырева, жившая в это время в Сталинграде, вспоминала: «Мне тогда было 10 лет. Я схватила семимесячного братика на руки и побежала. Мама за нами. Началось светопреставление, это было даже хуже, чем землетрясение. Все ходило ходуном, трещало и рушилось. Дети кричали не своими голосами… Разваливались и сгорали дома, школы, театры, детские сады, вокзалы и пристани, столбы и деревья. В черном дыму исчезли и солнце, и небо. Толпы людей бежали к Волге. Мы с мамой спрятались в подвале нашего дома. Братик все время плакал. Старушки читали „Отче наш“ и просили: „Повторяйте за нами“».

Настоящий кошмар творился в Сталинградском порту и на его рейде. Здесь немецкие бомбардировщики устроили настоящий «Перл-Харбор». Горящие нефтепродукты стремительно охватывали все большую поверхность воды, сотни людей, пытавшихся переплыть реку, захлебывались мазутом, горели. Некоторые отчаянно выгребали на чистую воду, но огонь быстро настигал их. Нечеловеческие предсмертные крики нескончаемым воем разносились над рекой. Пытавшиеся маневрировать среди пламени и дыма пароходы тоже гибли один за другим. Оставшиеся на берегу с ужасом наблюдали, как очередной корабль охватывало пламя, и он вспыхивал факелом, горящие матросы прыгали в реку и их фигуры быстро исчезали в огне и дыму. Горящий остов уносило вниз по течению. А сверху в дыму иногда проносились тени немецких самолетов, охотившихся за уцелевшими судами. Берег то и дело сотрясали мощные взрывы, с прилегающих улиц долетали обломки зданий. Всего в этот день на Волге около Сталинграда погибли 25 различных пароходов и барж. В порту были уничтожены 19 плавучих кранов, 14 складов, 25 стационарных транспортеров, а также сотни единиц вспомогательного оборудования.

После 19.00 по местному времени бомбежка завершилась, но огромные пожары продолжали полыхать. Когда стемнело, огненное зарево было видно за 150 км от Сталинграда, его наблюдали жители Эльтона, Горной Пролейки и Каменного Яра. В ночь на 24 августа германские бомбардировщики совершили еще один налет на город, сбрасывая бомбы на горящие развалины с высоты 300—400 м. Зенитчики были деморализованы, боеприпасы кончились, и немцы практически не встречали противодействия со стороны ПВО.

Лишь после полуночи, когда бомбежки окончательно прекратились, руководство города смогло в полной мере оценить последствия произошедшего. Председатель горкомитета обороны Чуянов совершил объезд улиц, и его глазам предстали самые ужасные картины, которые он когда-либо видел в жизни. Обвалившиеся стены домов обнажили лестничные пролеты, квартиры с обгоревшими кроватями. Повсюду валялись обгоревшие трупы и куски человеческих тел, целые кварталы некогда красивых многоэтажек, возвышавшихся над Волгой, превратились в груды развалин, среди которых копошились женщины, старики и дети, разыскивающие родных. Позднее он вспоминал: «Вдруг дверь горящей избы распахнулась, и из нее выбежали, держась за руки, мальчик лет шести и девочка лет четырех. Они почти полураздетые: мальчик в штанишках и майке, девочка просто в ночной рубашке. Мальчик сказал, что их маму убило, а они ждут с работы отца. Я стоял перед детьми в оцепенении. Возленог лежала убитая мать этих детей. Подозвал девушек из спасательной команды и поручил им отправить детей на левый берег Волги».