18 сентября также состоялась вторая наступательная операция войск Сталинградского фронта. Основные силы фронта теперь концентрировались на его левом крыле. На правом крыле 63, 21-я и 4-я танковая армии обороняли фронт в 480 км. На левом крыле на фронте прорыва шириной в 24 км концентрировались две армии – 1-я гвардейская и 24-я. Первая была построена на фронте 18 км в три эшелона: первый эшелон – пять стрелковых дивизий, танковый корпус, три танковые бригады и все средства усиления; второй эшелон – три стрелковые дивизии, один танковый корпус; третий эшелон – одна стрелковая дивизия и один танковый корпус (в резерве командующего армией). Вторая была построена на фронте 6 км в два эшелона: первый эшелон – две стрелковые дивизии, две танковые бригады, все средства усиления; второй эшелон – две стрелковые дивизии. 66-я армия тремя дивизиями прикрывала фланг 24-й армии.
Обстановка в полосе наступления 1-й гвардейской и 24-й армий напоминала Западный фронт времен Первой мировой войны, когда на сравнительно узком пространстве были собраны крупные массы войск. Несмотря на большую протяженность фронта группы армий «Б» и советских войск на сталинградском направлении 35-километровый отрезок между Доном и Волгой стал филиалом плотного позиционного фронта. Здесь Красная Армия прошла по тем же граблям, по которым ходила французская армия в 1915–1916 гг. Пехота ожидала от артиллерии и танков полного подавления системы огня, своего оружия не использовала и не была достаточно обучена. Поэтому начавшееся наступление к 26 сентября привело лишь к незначительному тактическому успеху. Основным эффектом было удержание фронтом на север (с учетом XVII корпуса против 21-й армии) более чем половины войск армии Паулюса.
Тем временем на фронт под Сталинградом прибыл еще один прославленный советский военачальник – К.К.Рокоссовский. 30 сентября 1942 г. он возглавил Донской фронт, образованный путем переименования Сталинградского фронта. Теперь К.К.Рокоссовский должен был организовать наступление на северный фланг 6-й армии 1-й гвардейской, 24-й и 66-й армий.
Нажим с севера на группировку немцев под Сталинградом становился все более актуальным. До 26 сентября боевые действия шли в основном за центральную и южную части города. На отдельных участках фронта немецким войскам удалось выйти к Волге. С 27 сентября по 4 октября развернулись напряженные бои за заводские поселки «Красный Октябрь» и «Баррикады». 4 октября начались бои непосредственно за эти заводы. Войска 62-й армии вели бои в исключительно тяжелых условиях. При фронте протяженностью 25 км глубина оборонительной полосы армии составляла всего от 200–300 м до 2,5 км. Маневр из глубины был невозможен из-за отсутствия постоянных переправ через Волгу, а маневр по фронту мог осуществляться только по узкой прибрежной полосе и лишь в ночное время, так как вся глубина простреливалась всеми видами огня противника. В ночь с 26 на 27 сентября остатки разбитых 42-й и 92-й стрелковых бригад отступили на левый берег Волги, в район Красной Слободы. Достаточно было войскам Сталинградского фронта ослабить нажим на XIV корпус Хубе, как встречными ударами 60-я моторизованной и 100-й легкопехотной дивизии были окружены к западу от СТЗ в районе Орловки 115-я стрелковая и 2-я мотострелковая бригады.