7月26日，德军南路突击集群开始进攻。

迫使苏第64集团军右翼后退，德军从西南方向威胁斯大林格勒。

苏军随即加强了该方向上的防御，并以坦克第23军和两个步兵师实施反突击，从而阻止了德军的进攻。

德军将主突方向改为沿科帖尔尼科沃至斯大林格勒铁路的方向，并将在高加索的坦克第4集团军调往该方向。

7月30日，德军从苏两个方面军的结合部突破了第51集团军的防御，8月5日，德坦克第4集团军前出到阿勃加涅罗沃地域，遭到苏军的顽强抵抗而受阻。

此时，苏军最高统帅将斯大林格勒方面军划分为两个方面军。

即：东南方面军辖第64、57、51集团军，正向前开进的近卫第1集团军，坦克第13军和空军第8集团军；斯大林格勒方面军辖第63、21、62集团军，坦克第4集团军，坦克第23军和空军第16集团军。

8月9日，苏第64集团军、坦克第13军在航空兵、炮兵支援下，实施反突击，消灭德军3个团，击毁坦克百余辆，迫使德军转入防御。

北路德军在重新组织后，于8月7日在卡拉奇西北实施两次突击，迫使苏第62集团军3个师撤至顿河东岸，另有部分兵力被德军合围。

8月17日，德军占领了顿河西岸整个地域，苏军被迫撤至顿河以东外防御围廓。

苏军远接近地防御作战一个月，未能阻德军的进攻，德军则向前推进50～70公里，前出到顿河西岸。

这一战局引起苏军最高统帅部的严重关注。

8月中旬，斯大林派遣国防委员会委员、中央书记马林科夫和参谋长华西列夫斯基飞抵斯大林格勒前线视察，协助两个方面军司令员加强防御措施，并委派叶列缅科上将对斯大林格勒地区的两个方面军实施统一指挥。

第二阶段：近接近地作战

8月中旬，德军对南、北两路突击集团给予较多加强。

19日，北路第6集团军9个师、南路第4坦克集团军9个师向斯大林格勒实施钳形攻击，并在正面卡拉奇展开两个师相配合。

经3天激战，北路第6集团军强渡顿河，突破苏军防御，于23日前出到斯大林格勒以北伏尔加河岸，对市区造成严重威胁。

此时，苏军调集各种力量，在加强市区防御的同时，两次对北路之敌实施反突击，削弱了德军力量。

8月27日，苏军统帅部将近卫第1集团军和第66、24集团军加强给斯大林格勒方面军。

8月29日，南路坦克第4集团军前出到加夫里洛夫卡地域，严重威胁到斯大林格勒正面防御苏军的侧后，苏军被迫后撤到内防御围廓继续抗击德军进攻。

9月初，苏军近卫第1集团军和第24、66集团军在航空兵第16集团军的支援下，对北路德军实施反突击，迫使德军将8个步兵师和3个坦克师北调，从而减轻了斯大林格勒正面的压力。

9月12日，南路德军继续向东推进，战线距斯大林格勒市区仅有2～10公里，苏军被迫退守市区及南北两翼，继续抗击德军的进攻。