Trotz der angespannten Kräfte- und Nachschubsituation hatte Hitler am 23. Juli 1942 in Abänderung des ursprünglichen Plans „Fall Blau“ und gegen erhebliche Bedenken von Heeresgeneralen neben der südlichen Offensive in Richtung des Kaukasusgebietes eine gleichzeitige Offensive gegen Stalingrad befohlen. Die Heeresgruppe Süd wurde deswegen in die Heeresgruppe A (→ Kaukasus) und Heeresgruppe B (→ Stalingrad) aufgeteilt. Ursprünglich sollte zuerst Stalingrad als Verkehrsknotenpunkt und danach das Kaukasusgebiet mit seinen Ölquellen erobert werden. Aus dem Nacheinander wurde die Gleichzeitigkeit zweier Offensiven mit gefährlich überdehnten Flanken. Im Zuge des Angriffs auf Stalingrad erreichte eine deutsche Panzerabteilung am Abend des 23. August 1942 die Wolga; am selben Tag bombardierten ca. 600 Maschinen der Luftwaffe Stalingrad, und die ersten Einheiten der 6. Armee konnten in die Außenbezirke der Stadt eindringen. In der Schlacht von Stalingrad kamen die Angreifer in erbitterten Einzelkämpfen um Häuser und Straßen nur unter hohen Opfern voran. Schließlich beherrschte die 6. Armee etwa 90 Prozent der in einen Trümmerhaufen verwandelten Stadt, die vollständige Inbesitznahme misslang jedoch.