По настоянию Сталина был разработан новый план обороны Царицына. С северного участка фронта сняли часть войск для наступления к западу и югу от Царицына. Как свидетельствуют военные историки В. Дудник и Д. Смирнов, «это нарушило устойчивость организованной с таким трудом обороны… 1 августа началось это необеспеченное наступление, а к 4 августа связь с югом прервалась, город оказался отрезанным от центра. Пришлось срочно перебрасывать части на северный боевой участок». Сталин свалил неудачу наступления на бывшего военрука Снесарева, от которого он якобы получил совершенно расстроенное наследие.
Положение Царицына в середине августа 1918 года было особенно тяжелым, так как белоказаки вышли на ближние подступы к городу. Однако Красная Армия сумела разорвать к концу августа кольцо окружения и отбросить противника за Дон.
11 сентября 1918 года был создан Южный фронт (командующий П. П. Сытин, члены Военного Совета И. В. Сталин, К. Е. Ворошилов, К. А. Мехоношин). Между Сталиным, Ворошиловым, Мининым — «старыми царицынцами», с одной стороны, и Сытиным и Мехоношиным — с другой, возникли острые разногласия. Царицынские работники по-прежнему не хотели доверять военным специалистам и пытались ввести отвергнутое партией коллегиальное управление войсками. По настоянию Сталина, Реввоенсовет Южного фронта отменил первые оперативные распоряжения Сытина, а затем отстранил его от командования фронтом. Как раз в это время противник начал новое наступление на Царицын и потеснил ослабевшие части Красной Армии. Положение спасла Стальная дивизия Д. П. Жлобы, прибывшая с Северного Кавказа и неожиданно для противника нанесшая ему удар с тыла.
Сталин и раньше не слишком считался с распоряжениями Наркомвоенмора и Реввоенсовета республики. На одном из приказов Троцкого он наложил резолюцию: «Не принимать во внимание». Возникший конфликт отрицательно сказывался на боеспособности Южного фронта. По настоянию Л. Троцкого Сталин был выведен из Реввоенсовета Южного фронта и направлен в Москву, но, с согласия Троцкого, назначен членом РВС Республики.
В конце 1918 года Сталин в Москве занимается главным образом делами Наркомата по делам национальностей. Он присутствует на Первом съезде мусульман-коммунистов в Москве, составляет проект декрета о независимости Эстонии, принимает участие в организации Белорусской Советской Республики. 1 января 1919 года Сталин и Ф. Э. Дзержинский были направлены на Восточный фронт для выяснения неудач Красной Армии и причин сдачи Перми. После того, как положение на Восточном фронте улучшилось, Сталин и Дзержинский возвращаются в Москву.