集团军顶着第62集团军的顽抗进入斯大林格勒，而第4装甲集团军则保护着其南方的侧翼。斯大林格勒地处伏尔加河西岸一条24公里长的狭长地带，这样的地理条件使德军不得不正面强攻。城市内的瓦砾为守军提供了防御优势。为了反制德国空军的优势，苏军第62集团军司令瓦西里·崔可夫将军命令手下的部队紧贴他们的敌人作战，这种战术减低了后者的战术机动性。德国空军压制了伏尔加河东岸的苏军炮兵，并对企图增援西岸的苏军造成惨重伤亡。9月中旬到11月之间，德军发动三次重大攻势，在惨烈的街巷战中步步推进。到了11月中旬，苏军被挤压到4处浅桥