Od 3. října do 25. listopadu (58 dní) dům bránilo v obklíčení celkem 23 sovětských vojáků, průměrně jich však bylo jen 15 bojeschopných. Budovu v přestávkách mezi boji obehnali ostnatým drátem a minami, do oken umístili kulomety, na obranu před tanky přinesli protitankové pušky a dva minomety. Dům byl pravidelně pod palbou německého dělostřelectva a minometů, několikrát ho napadlo i letectvo. Během celé doby, kdy se bojovalo, žilo ve sklepení domu několik civilistů, kteří snášeli příkoří bojů o Stalingrad spolu s obránci budovy. V rukou sovětských vojáků pak dům zůstal až do konce bitvy o Stalingrad. V plánech a mapách, které byly po kapitulaci ukořistěné německým vojskům, byl Pavlovův dům vedený jako sovětská pevnost. Na počest seržanta Pavlova dostal dům jméno „Pavlovův dům“.