У перших числах вересня почалися бої безпосередньо за місто Сталінград, яке до того часу практично вже повністю було зруйноване німецькою авіацією. Бої в Сталінграді носили вкрай запеклий характер. До середини вересня німці заволоділи майже всім містом (вірніше, тим, що залишилося від нього), але скинути у Волгу війська радянських 62-ї і 64-ї армій, що утримували у своїх руках вузьку смужку землі на правому березі річки, незважаючи на всі зусилля, так і не спромоглися. Не зовсім вмілі та рішучі дії Паулюса в районі Сталінграду восени 1942 року викликали серйозні нарікання з боку ряду відомих німецьких генералів, які зажадали від Гітлера зняти його з посади і призначити на командування 6-ї армії іншого командувача. Проте Гітлер відмовився це зробити, поставивши Паулюсу завдання за будь-яку ціну і в найкоротший термін завершити розгром противника в районі Сталінграда. Після цього він планував призначити Паулюса начальником штабу оперативного керівництва ОКВ замість генерал-полковника А. Йодля, що опинився у фюрера в опалі.