這場戰鬥受到柏林的密切關注，哈爾德在那裡多次向希特勒表示對暴露出來的德國左翼的嚴重擔憂。在看不到盡頭的情況下，希特勒在10月中旬解僱了哈爾德，取而代之的是膽怯的好心人庫爾特·澤茨勒（Kurt Zeitzler）將軍，並過早地向德國人宣佈東方的勝利即將來臨。然而，在斯大林格勒，儘管蘇聯第六十二集團軍被迫回到伏爾加河西岸附近的幾個小塊地區，但戰鬥本身還遠遠沒有結束。

在德國步兵和裝甲部隊控制著90%的城市後，丘伊科夫的軍隊艱難地保住了他們岌岌可危的立足點。曠日持久的街頭戰鬥幾乎把這座城市完全夷為平地，燒焦的建築和腐爛屍體的臭味令人難以忍受。丘伊科夫命令他的部隊接近敵人，利用一切機會進行肉搏戰，而國防軍由於害怕誤傷友軍而無法發動炮擊或空襲。這場戰鬥變成了一場惡性的消耗戰，涉及數百次殘酷的小規模行動。如果保盧斯能在伏爾加河凍結之前將俄國軍隊放血至死，他就能在冬季來臨之前佔領這座城市。但是蘇聯的炮兵、狙擊手和誘殺裝置已經使士兵傷亡名單激增，遠遠超出了他們的預期。如果說德軍損失很大，那麼蘇聯傷亡則是令人震驚的：到1942年10月中旬，多達8萬名蘇聯士兵在戰鬥中陣亡。蘇聯平民、紅軍和軸心國軍隊的綜合傷亡總人數已經達到25萬人。

現在，德國步兵部隊控制著斯大林中央的一座高聳的小山，馬馬耶夫·庫爾幹(又稱焦油丘Tartar Mound)的山頂，以及南郊，並衝破了城市北部的伏爾加河。丘伊科夫佔領了斯大林格勒鎮、最重要的渡輪陸路、巴里卡迪金屬工廠和克拉斯尼科蒂巴工廠，所有這些都被夷為平地。德國地面部隊一度推進到距離丘伊科夫指揮掩體不到200碼的地方，似乎到達了勝利的邊緣，但是被孤立的蘇聯據點阻止了這座城市的最後征服。一排42名警衛佔據了市中心一座三層樓高的建築，控制著通往伏爾加河的所有道路，把它變成了一個幾乎不可逾越的堡壘，佈滿了機槍巢和狙擊手。由於所有軍官被打死或喪失行動能力，Yakov Pavlov中士擔任了該排的指揮官，並在被解除職務之前控制了該大樓59天。他很早就發現，安裝在屋頂上的反坦克步槍可以不受懲罰地摧毀德國裝甲部隊，因為接近建築物的坦克無法把槍管抬得足夠高，無法到達屋頂。

到9月初，第六集團軍發現自己被困在一個巨大的突出的邊緣，只有很少的預備隊，依靠一條在離蘇聯一側60英里的卡拉赫橫穿頓河的鐵路線進行消耗戰。保盧斯對在這樣一個頑固的敵人仍在爭奪的被摧毀的城市中維持他的軍隊度過冬天的前景沒有任何幻想。到那時，他已經派了八個師參加戰鬥，又派了十一個師駐守近一百三十英里的前線，跨越各種彎道和廣闊的蘇聯大草原。

為了結束這場精疲力竭的戰鬥，保盧斯召集了一批在工程、拆彈、爆破、巷戰方面的專家組成幾個營，並利用他們進行最後一次佔領斯大林格勒的嘗試。在對正在挖洞的俄國人的猛烈攻擊中，德國工程師們把汽油倒進下水道，點燃了他們，撕毀了地板，並向地窖扔進了袋子，以剷除防守者。11月11日，保盧斯以五個師的兵力攻入了工廠區。隨後俄軍防線的缺口擴大了，丘伊科夫的指揮權一分為二。儘管損失慘重，俄國人還是堅持住了下來。他們已經精疲力竭，重新集結起來，而保盧斯則在考慮下一步的行動。

伏爾加河上的冰已經開始形成，到11月14日，伏爾加河無法通行，所有的船隻都停運了。蘇聯檢視空投物資，由於蘇聯的立足點已縮小到如此狹窄的地方，大部分物資落入了德國人的手中。當丘伊科夫奮力佔領這座城市，直到救援物資到達時，德國的偵察機和情報報告開始發現蘇聯在斯大林格勒西北地區大規模集結的跡象。讓哈爾德擔心的暴露出來的左翼明顯將成為蘇聯大規模反攻的成熟目標。

在柏林，希特勒意識到了蘇聯的集結，他的典型反應是：繼續進攻。11月17日，他向保盧斯發出一封信，敦促他儘快完成對這座城市的征服。保盧斯向他的部隊指揮官傳閱了元首的勸告，但他們沒有機會採取行動。11月19日上午，人們可以聽到西北方向重炮發出的掠過草原的轟隆聲響。震耳欲聾的爆炸標誌著一場準備充分、令人印象深刻的蘇聯反擊的序幕，它將決定保盧斯和他的部下的命運。

當丘伊科夫一直在為時間而戰的時候，斯大林、朱可夫將軍和蘇聯最高參謀長華西列夫斯基將軍開始集結載斯大林格勒周圍部署包圍圈所需的兵力。大量的蘇聯軍隊被祕密部署在城市南北的草原上。北面是尼古拉·瓦圖廷（Nikolai Vatutin）將軍領導下的西南前線。其次是康斯坦丁·羅科索夫斯基（Konstantin Rokossovsky）領導下的頓河前線，在城市的南面是安德烈·葉雷曼科（Andrei Yeremenko）的東南前線。有一百多萬名新兵，1500輛坦克，2500支大炮，以及部署在近150英里寬的前線的三支空軍部隊。蘇聯打算在斯大林格勒以西100英里和斯大林格勒以南100英里的兩個由羅馬尼亞第三和第四集團軍駐守的最弱地區攻擊德國側翼。