В сентябре бои велись уже в черте города

Решение об эвакуации Сталинграда было принято с запозданием, и большая часть жителей осталась в городе. Огромные потери среди военнослужащих и мирного населения были связаны с массированными бомбардировками. Самая разрушительная из них произошла 23 августа. Было уничтожено более половины жилого фонда, убито более 90 тысяч человек. После фугасных бомб немецкие бомбардировщики сбросили зажигательные. Весь центр города сгорел дотла, огонь перекинулся в другие районы. Температура в эпицентре пожара достигала 1000 градусов. Поскольку железнодорожные пути были перерезаны наступающими немецкими частями, снабжение осаждённых советских войск могло осуществляться только через Волгу. Переправы через реку находились под постоянным обстрелом противника. Заваленные руинами улицы города не давали возможность немцам применять тяжёлую технику. Бои часто переходили в рукопашную схватку. Они велись за каждую улицу, каждый значимый объект: тракторный завод, мельницу, железнодорожный вокзал. Более двух месяцев продолжались бои в районе Мамаева кургана, важного плацдарма у Волги. Даже отдельные дома стали стратегическими объектами. Наибольшую известность получил Дом Павлова, который оборонялся группой советских бойцов с 23 сентября по 25 ноября.

Большой урон гитлеровцам нанесли советские снайперы. Так, Василий Зайцев за время Сталинградского сражения уничтожил 225 немецких солдат и офицеров.

Германская армия увязла в уличных боях. В октябре 42 года британская радиостанция Би-би-си сообщала своим слушателям: «Сталинград поглотил гитлеровские армии. Польша была завоёвана за 28 дней. За 28 дней в Сталинграде немцы сумели захватить несколько домов. Франция пала за 38 дней. В Сталинграде за 38 дней немцам удалось перебраться с одной стороны улицы на другую».

Уже с сентября 42 года Ставка и Генеральный штаб начали разработку плана контрнаступления Красной Армии под Сталинградом – операция «Уран».

Силами трёх фронтов – Юго-Западного, Сталинградского и Донского под командованием Николая Ватутина, Андрея Ерёменко и Константина Рокоссовского должна была быть окружена и уничтожена 6-ая немецкая армия. Координировал действия трёх фронтов начальник Генерального штаба Александр Василевский.