Но в конце июня 1942 года, когда после тяжелых поражений советских войск в Донбасской и Воронежско-Ворошиловградской оборонительных операциях возникла угроза Сталинграду, был вновь срочно направлен туда и назначен командиром 24-й истребительной бригады, формирующейся из рабочих и партийно-комсомольского актива города. В начале июля бригада вступила в бой на Сталинградском фронте на дальних подступах к городу на реке Чир. После жестоких боёв в степях и отхода уцелевших сил к городу её остатки были распределены на пополнение других частей, а Михалицын в августе 1942 года был назначен заместителем командира 112-й стрелковой дивизии, которая в августе-октябре 1942 года в составе 62-й армии упорно сражалась на дальних подступах к городу, Мамаевом кургане, в заводских посёлках и на Сталинградском тракторном заводе. 20 октября дивизию вывели на пополнение, а отличившегося в боях Михалицына направили на учёбу.