Взять с ходу, как рассчитывал Гитлер, Сталинград не удалось, поэтому противник продолжал наращивать силы на сталинградском направлении. Группа армий Б в июле имела 42 дивизии, к концу августа - 69, а к исходу сентября - 81 дивизию. Войска направлялись сюда из резерва, перебрасывались с кавказского направления, из Румынии и Италии. Против Сталинградского и Юго-Восточного фронтов к 13 сентября действовали 6-я и 4-я танковая немецкие армии, 8-я итальянская армия - всего 47 дивизий. На этой стадии закончился первый этап сражения за Сталинград.
Вторым этапом героической обороны Сталинграда явились оборонительное сражение Юго-Восточного фронта на окраинах и в черте города наступательные действия Сталинградского фронта севернее Сталинграда и контрудары левофланговых армий Юго-Восточного фронта в районе межозерных дефиле южнее города. Все эти действия преследовали одну цель удержать Сталинград, обескровить наступавшего врага и создать условия для перехода в контрнаступление.
К началу сражения непосредственно за город войска Сталинградского фронта (шесть армий) оборонялись на рубеже Павловск, Паншино, Самофаловка, Ерзовка. Войска Юго-Восточного фронта (четыре армии) ' вели боевые действия на рубеже Сталинград, Ивановка, Малые Чапурники, озера Сарпа, Цаца и Барманцак, Элиста.
К 13 сентября в состав обоих фронтов входило около 120 стрелковых, моторизованных, кавалерийских и танковых соединений. Однако многие из них, особенно стрелковые дивизии, имели не более 2025 процентов штатной численности, а некоторые насчитывали лишь по 800 человек. Каждая дивизия обороняла полосу в среднем более 10 км.
Действия соединений поддерживались авиацией 16-й и 8-й воздушных армий, в которых было 389 исправных боевых самолетов. Оборонявшиеся в городе войска поддерживала также артиллерийским огнем Волжская военная флотилия. Против Сталинградского и Юго-Восточного фронтов к 13 сентября продолжали действовать войска группы армий Б, значительно усиленной за счет переброски соединений с кавказского направления и с Запада. Так, в течение первой половины сентября вражеская группировка в районе Сталинграда была усилена девятью дивизиями и одной бригадой.
К 13 сентября в этот же район были переброшены 9-я и 11-я пехотные дивизии из Румынии, пехотная бригада 3 января из Италии, а также семь дивизий 5-го и 2-го румынских армейских корпусов из группы армий А. Всего в составе 8-й итальянской, 6-й и 4-й танковой немецких армий, развернутых на сталинградском направлении, было около 50 дивизий. Преимущество в силах и средствах на этом этапе борьбы оставалось у противника. Если по количеству личного состава соотношение было 1:1, то в артиллерии он превосходил советские армии в 1,3 раза, в танках в 1,6 ив самолетах в 2,6 раза.
Основные силы Юго-Восточного фронта были сосредоточены в районе самого города для отражения ударов главной группировки врага, нацеленной на захват Сталинграда. Здесь, в 65-километровой полосе от поселка Рынок до Малых Чапурников, оборонялись войска 62-й и 64-й армий, в которых насчитывалось 16 стрелковых дивизий, 8 стрелковых бригад, 2 танковых корпуса и укрепленный район всего 90 тыс. солдат и офицеров, 1 тыс. орудий и минометов (калибра 76 мм и крупнее), 120 танков.
Противник действовал на этом направлении силами 13 дивизий, в том числе трех танковых и моторизованной. В его группировке насчитывалось: 170 тыс. солдат и офицеров, 1,7 тыс. орудий и минометов (калибра 75 мм и крупнее), около 500 танков. Сравнение сил и средств сторон показывает, что преимущество было на стороне врага. Особенно значительным оно было в 40-километровой полосе обороны 62-й армии от поселка Рынок до Купоросное, где гитлеровцы имели почти вдвое больше личного состава и артиллерии и почти в 5 раз больше танков.
Чтобы успешно решить задачу обороны города, Ставка непрерывно усиливала Сталинградский и Юго-Восточный фронты своими резервами, направляла обученное маршевое пополнение. Так, к 15 сентября в район Сталинграда прибыло 20 тыс. человек. Туда же направлялись еще восемь танковых бригад. В районе Камышина восстанавливались два танковых корпуса, которые после доукомплектования должны были поступить в состав фронтов сталинградского направления.
Гитлеровское командование продолжало готовить войска к штурму Сталинграда. 12 сентября в ставке вермахта под Винницей состоялось совещание, на которое были вызваны командующий группой армий Б генерал Вейхс и командующий 6-й армией генерал Паулюс. Гитлер решительно потребовал от них любой ценой и как можно быстрее захватить Сталинград. Эта задача возлагалась на 6-ю армию, усиленную 48-м танковым корпусом 4-й танковой армии. Остальным соединениям 4-й танковой армии ставилась задача выйти на правый берег Волги южнее Сталинграда. Чтобы высвободить все силы 6-й немецкой армии для удара по Сталинграду, на правый берег Дона была спешно выдвинута 3-я румынская армия. Это позволило гитлеровскому командованию бросить на Сталинград еще три дивизии. К тому же 6-я армия была усилена специальными инженерными частями