经过一段时间的调兵遣将，7月17日，苏德双方在斯大林格勒接近地展开了激烈的交战，会战正式开始。德军第6集团军在保卢斯上将指挥下，以第8步兵军和第14装甲军为北突击集团，以第51步兵军和第24装甲军为南突击集团，突击苏军62集团军防御实施包围，向卡拉奇方向发展进攻。同时，以部分兵力向苏军第64集团军发起佯攻，以吸引苏军的注意力。
7月23日，德军突破苏军第62集团军右翼防线，合围了该集团军的2个师，前出到斯大林格勒西面的顿河河岸。7月25日，德军对由苏军第64集团军的右翼阵地发起攻击，企图在卡拉奇附近强渡顿河。次日，苏64集团军被迫退过顿河。
斯大林再也按捺不住对年迈的铁木辛哥元帅的失望，毕竟就是马屁拍的再好也止不住自从进攻芬兰的时候开始就从来没有取得过像样的胜利，现在更是屡战屡败的现实。失望之下，斯大林撤消了他斯大林格勒方面军司令员的职务，由第64集团军司令戈尔多夫中将接任，并派总参谋长华西列夫斯基上将作为最高统帅部代表前往斯大林格勒协助指挥战事。斯大林还决定将预备队的坦克第1和第4集团军火速调往斯大林格勒地域。
随后，为了增强斯大林格勒守军的斗志，斯大林于7月28日发布了第227号命令，凡是不服从命令而离开战斗岗位或者撤退的军人都将被枪毙，并严厉要求苏军部队“绝对不许后退一步！”斯大林相信在选择被敌人打死和被自己人打死的选择题面前，只要脑袋没有锈掉的人都不会选择错！
在苏联军队疯狂身之后写失心疯的反击防守之下，德第6集团军由于缺少装甲兵力的支援，被迫转入防御态势。德军在行进间占领斯大林格勒的计划被粉碎。但此时顿河西岸苏军的处境非常困难，两翼都陷入了德军包围。28日，坚持不住的苏军终于违反了斯大林的命令从罗斯托夫撤退，好在斯大林这次没有大规模的进行清洗，苏联现在也缺少兵员啊。
7月30日，脑袋在前一段时间一直间歇性抽风的希特勒似乎恢复了正常，再次那照原定的计划作了一个影响命运的决定。在他的鹰巢中的一次作战会议上他宣布：“因为高加索的命运是将要在斯大林格勒决定，所以由于这个会战的重要性，遂有从A集团军群抽调兵力以增强B集团军群之必要。”于是，霍特的第4装甲集团军又归还给B集团军群，并于8月1日奉命沿科捷尔尼科沃——斯大林格勒铁路向东北方向进击，当天迅速突破了苏第51集团军的防线，占领了蒙特纳亚。
8月3日，霍特攻占了科捷尔尼科沃，接着又于5日突破了苏第64集团军的防御，前出到阿勃加涅罗沃地域，在这时候，接到斯大林死命令的苏军的抵抗和反击也越来越疯狂和顽强，霍特只好放弃了独立攻占斯大林格勒的想法，于8月9日转入守势。
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