Одновременно командующий Юго-Восточным фронтом приказал 62-й армии частью сил перейти в наступление из района Мамаева Кургана в юго-западном направлении с целью лишить противника возможности перебрасывать свои резервы от Сталинграда на север.
В соответствии с этим приказом 62-я армия 19 сентября в 12.00 перешла в наступление, нанося удар: частями 23-го танкового корпуса (9-я мотострелковая бригада и три танка) в направлениях на высоту 126,3 и сараи, расположенные южнее ее; частями 95-й стрелковой дивизии — на МТС (0,5 км юго-западнее высоты 112,5); 39-го гвардейского стрелкового полка — на вокзал «Сталинград 1-й» с севера и 42-й стрелковой бригады — на этот же вокзал с юга.
На всем фронте завязались упорные бои, в результате которых части 23-го танкового корпуса заняли высоту 126,3; остальные части армии успеха не имели. При этом 9-я мотострелковая бригада в результате боев 19 сентября потеряла 15 убитыми, 46 ранеными и пропавшими без вести 25 человек.
20 сентября 9-й мотострелковой бригаде был придан 269-й стрелковый полк НКВД, занявший оборону на ее левом фланге.
21 сентября 9-я мотострелковая бригада еще раз предприняла попытку продвинуться вперед, но, встретив упорное сопротивление немцев, сделать это не смогла. В этот же день 137-я танковая бригада в составе 9 Т-60 была передана в 23-й танковый корпус.
23 сентября части 23-го корпуса закрепились на занятых позициях. В своем распоряжении на этот момент корпус имел следующее количество сил: 6-я танковая бригада — 21 Т-34, 2 Т-70; 27-я танковая бригада — 8 Т-34 (еще 9 танков не на ходу); 137-я танковая бригада — 9 Т-60; 189-я танковая бригада — 7 Т-34, 3 Т-70; 38-я мотострелковая бригада — 395 человек, 10 пулеметов, 9 ПТР; 9-я мотострелковая бригада — 280 человек, 23 орудия, 13 ПТР; 269-й стрелковый полк НКВД — в составе 3-х батальонов. При этом корпус занимал оборону на участке 1315 км, растянув танки и немногочисленную пехоту, не имея достаточной глубины обороны.
Наступавшему левому крылу Сталинградского фронта не удалось продвинуться, но оно сковало силы всей северной части немецкой группировки под Сталинградом. Таким образом, в критические дни борьбы в центре города противник был лишен возможности путем перебросок сил подкреплять свои части.
В результате встречных контрударов противоборствующих сторон позиции немецких и советских войск перемешались. Утром 19 сентября к Крытому рынку повернули 2 немецких танка и несколько бронетранспортеров с автоматчиками. Германские солдаты захватили дом, хорошо просматривавшийся с крыши рынка, на котором обосновался командир 376-го дивизиона 91-го гвардейского минометного полка. Две советские боевые установки «катюша» дали по ним залп прямой наводкой. Дом загорелся, и немцы стали выбегать из него, попадая под шквальный огонь выдвинувшейся сюда советской пулеметной группы. Однако через некоторое время немецкие танки подавили пулеметный расчет. Но за это время гвардейские реактивные минометы перезарядились и уничтожили германские танки.
Очень тяжело пришлось 376-му дивизиону в тот день в борьбе с танками и мотопехотой вермахта. Танки противника то и дело выезжали на прямую наводку под градом осколков и пуль. Но еще тяжелее стало 20 сентября, когда начались новые атаки на Крытый рынок. Их вновь отражали атаками «катюш» и пулеметов. Подчас завязывались рукопашные схватки. К ночи 23 сентября у дивизиона кончились боеприпасы, и он, оставив позицию, перебрался на левый берег Волги. Во время броска через город еще одна боевая машина получила повреждения и потеряла ход. Ее пришлось взорвать. Гвардейцы тяжело переживали столь большие потери (из 11 установок за неделю были уничтожены 7. — Примеч. авт.) материальной части. И в то же время испытывали чувство удовлетворения тем, что сделали все посильное, чтобы помочь 13-й гвардейской дивизии выстоять.
Немецкое командование стремилось во что бы то ни стало сломить сопротивление наших войск в центре города и выйти в этом районе к Волге.
С этой целью 21 сентября силами пяти дивизий (76, 94-я пехотные, 14, 24-я танковые и 29-я моторизованная) немецкие войска атаковали советские части на фронте 13-й гвардейской стрелковой дивизии, 42-й и 92-й стрелковых бригад. На участке 13-й гвардейской стрелковой дивизии атаки немцев были отражены. Подтянув резервы, противник силами 76-й пехотной дивизии при поддержке около 100 танков с утра 22 сентября возобновил свои атаки. В эти дни бои достигли своего наивысшего напряжения. 34-й и 42-й гвардейские стрелковые полки последовательно отбили 12 вражеских атак, прежде чем неприятель смог потеснить их. Во второй половине дня группе автоматчиков противника общей численностью до 200 человек с пятнадцатью танками удалось вклиниться в нашу оборону в районе оврага Долгий и выйти на правый фланг 34-го гвардейского стрелкового полка. Одновременно с этим вторая группа автоматчиков проникла на левый фланг этого полка в район площади «9 Января». Создавалась чрезвычайно тяжелая обстановка. Полку угрожало окружение. Для ликвидации прорыва командир 13-й гвардейской стрелковой дивизии ввел свой резерв: сводный батальон и разведывательная рота 34-го гвардейского стрелкового полка получили задачу перейти в контратаку против группы автоматчиков, прорвавшейся к правому флангу полка в район оврага Долгий; 3-й батальон 39-го гвардейского стрелкового полка (39-й гвардейский стрелковый полк в ночь на 22 сентября с Мамаева Кургана был возвращен в состав дивизии и сосредоточен на левом фланге в районе к юго-востоку от вокзала «Сталинград 1-й») направлялся в контратаку против частей противника, прорвавшихся на площадь «9 Января».