12 июля был создан Сталинградский фронт (командующий маршал С. К. Тимошенко, а с 23 июля — генерал-лейтенант В. Н. Гордов). В его состав включались резервные 63-я, 62-я и 64-я армии, 21-я армия и 8-я воздушная армия Юго-Западного фронта. В полосу Сталинградского фронта отходили и в его состав включались 28-я, 38-я и 57-я армии бывшего Юго-Западного фронта, а с 30 июля — 51-я армия Северо-Кавказского фронта. Из них 57-я армия, а также 38-я и 28-я армии, на базе которых формировались 1 — я и 4-я танковые армии, находились в резерве. В состав Сталинградского фронта 25 июля была включена Волжская военная флотилия.
Сталинградский фронт должен был обороняться в полосе шириной 520 км и остановить дальнейшее продвижение немецких войск, я Выполнение этой задачи фронт начал, имея всего 12 дивизий (160 тысяч 1 человек, 2,2 тысячи орудий и минометов и около 400 танков), в 8-й | воздушной армии было 454 самолета. Кроме того, здесь действовало 150–200 бомбардировщиков авиации дальнего действия и 60 истребителей 102-й авиадивизии ПВО. (Великая Отечественная война. 1941–1945. Энциклопедия. С. 682.) Таким образом, немецкая 6-я армия обладала подавляющим превосходством над советскими войсками: в людях в 1,7 раза, в артиллерии и танках в 1,3 раза, в самолетах более чем в 2 раза. Соединения и части резервных армий, выдвигавшиеся из глубины, занимали оборону на недостаточно подготовленных рубежах, нередко еще на марше подвергаясь ударам авиации и наземных войск противника.
14 июля 1942 года Сталинград был объявлен на военном положении. На подступах к городу строились четыре оборонительных обвода: внешний, средний, внутренний и городской.
Части 62-й и 64-й армии оказывали ожесточенное сопротивление соединениям 6-й армии Паулюса на рубеже рек Чир и Цимла. 23–29 июля 6-я армия предприняла попытку с ходу ворваться в Сталинград. В результате упорной обороны 62-й и 64-й армий и контрудара соединений 1-й и 4-й танковых армий замысел противника был сорван. Мощь сопротивления советских войск убедила Паулюса, что 6-я армия не сможет в одиночку переправиться через Дон, и в первой неделе августа наступило временное затишье.
Немецкое командование еще 31 июля вынуждено было повернуть 4-ю танковую армию генерал-полковника Г. Гота с кавказского на сталинградское направление. Ее передовые части вышли к Котельниковскому, создав угрозу прорыва к городу с юго-запада. Начались бои на юго-западных подступах к Сталинграду.
Для облегчения управления войсками, растянутыми в полосе 500 км, Ставка ВГК в начале августа разделила Сталинградский фронт на два фронта: Сталинградский и Юго-Восточный, командование которыми было возложено на генерал-полковника А. И. Еременко. Главные усилия Сталинградского фронта направлялись на борьбу против 6-й немецкой армии, наступавшей на Сталинград с запада и северо-запада, а Юго-Восточного — на оборону юго-западного направления. 9-10 августа войска Юго-Восточного фронта нанесли контрудар по 4-й танковой армии и вынудили ее перейти к обороне.
Прорывом 6-й и 4-й танковых армий к внешнему обводу и переходом войск Сталинградского фронта к жесткой обороне завершились оборонительные бои на дальних подступах к Сталинграду.
Немецкое командование произвело перегруппировку сил внутри обеих армий. Войска прибывшей в начале августа в состав группы армий «Б» 8-й итальянской армии сменили 29-й корпус 6-й армии, оборонявшей широкий участок Дона. На усиление 6-й армии был передан поступивший из резерва верховного командования сухопутных войск 11-й армейский корпус.
19 августа две ударные группировки противника перешли в наступление, нанося одновременно удары с запада и юго-запада с целью овладеть Сталинградом. Вначале немецкое наступление развивалось медленно. В результате с 21 августа по 3 сентября шли ожесточенные бои на среднем обводе. К вечеру 23 августа 14-му танковому корпусу удалось выйти к Волге северо-западнее города. Десятки немецких танков прорвались к району тракторного завода. Вслед за ними двигались моторизованные и пехотные части. Противник хотел с ходу ворваться в город через его северную окраину. Однако этот удар немецких войск был отражен. В тот же день немецкая авиация произвела первый массированный налет на Сталинград, в котором приняли участие все авиакорпуса 4-го воздушного флота фельдмаршала В. фон Рихтгофена вместе с имевшимися эскадрильями трехмоторных Ю-52 и дальними бомбардировщиками с аэродромов в Керчи и Орле, совершившими около 2 тысяч самолетовылетов. Сталинград был охвачен пламенем. Это был акт террора, предпринятый с целью деморализовать защитников города.