Первый этап операции начался 17 июля 1942 года в большой излучине Дона — части 62-й армии столкнулись с передовыми отрядами немецких войск. Завязались ожесточенные бои. Противнику пришлось развернуть пять дивизий из четырнадцати и затратить шесть суток, чтобы подойти к главной полосе обороны войск Сталинградского фронта. Однако под натиском превосходивших сил противника советские войска были вынуждены отходить на новые, слабо оборудованные или даже вовсе необорудованные рубежи. Но и в этих условиях они наносили врагу ощутимые потери.
К концу июля обстановка на Сталинградском направлении продолжала оставаться очень напряженной. Немецкие войска глубоко охватили оба фланга 62-й армии, вышли к Дону в районе Нижне-Чирской, где держала оборону 64-я армия, и создали угрозу прорыва к Сталинграду с юго-запада.
В этих условиях 28 июля 1942 г. до войск Сталинградского и других фронтов был доведен приказ Ставки ВГК № 227: с суровой прямотой была показана очень сложная обстановка не в пользу СССР и особенно на Сталинградском направлении. Вот выдержки из этого приказа: «…Немецкие оккупанты рвутся к Сталинграду, к Волге и хотят любой ценой захватить Кубань, Северный Кавказ с их нефтяными и хлебными богатствами.
Враг уже захватил Ворошиловград, Старобельск, Россошь, Купянск, Валуйки, Новочеркасск, Ростов-на-Дону, половину Воронежа…
Мы потеряли более 70 миллионов населения, более 800 миллионов пудов хлеба в год и более 10 миллионов тонн металла в год. У нас уже нет теперь преобладания над немцами ни в людских резервах, ни в запасах хлеба. Отступать дальше — значит загубить себя и загубить вместе с тем нашу Родину. Каждый новый клочок оставленной нами территории будет всемерно усиливать врага и всемерно ослаблять нашу оборону, нашу Родину…
Из этого следует, что пора кончить отступление.
НИ ШАГУ НАЗАД!
Таким теперь должен быть наш главный призыв.
Отныне железным законом дисциплины для каждого командира, красноармейца, политработника должно являться требование — НИ ШАГУ НАЗАД БЕЗ ПРИКАЗА высшего командования…
Таков призыв нашей Родины. Выполнить этот призыв — значит отстоять нашу землю, спасти Родину, истребить и победить ненавистного врага… Приказ прочесть во всех ротах, эскадронах, батареях, эскадрильях, командах, штабах.
Народный комиссар обороны И. Сталин»
В связи с возросшей шириной полосы обороны (около 700 км) решением Ставки ВГК Сталинградский фронт, которым с 23 июля командовал генерал-лейтенант В. Н. Гордов, 5 августа был разделен на Сталинградский и Юго-Восточный фронты. Для достижения более тесного взаимодействия между войсками обоих фронтов с 9 августа руководство обороной Сталинграда было объединено в одних руках, в связи с чем Сталинградский фронт был подчинен командующему войсками Юго-Восточного фронта генерал-полковнику А. И. Еременко.
30 июля немецким командованием было принято решение повернуть 4-ю танковую армию с Кавказского направления на Сталинградское. В результате на сталинградском направлении действовали уже две армии: 6-я — с запада и 4-я танковая — с юго-запада. 5 августа передовые соединения 4-й танковой армии вышли к внешнему Сталинградскому обводу. Попытки противника с ходу прорваться через этот рубеж были отражены хорошо организованными контратаками соединений 64-й и 57-й армий.
Несмотря на упорное сопротивление советских войск, 23 августа противнику удалось прорвать оборону 62-й армии, подойти к среднему обводу города, а передовыми отрядами немецкого 14-го танкового корпуса выйти к Волге севернее Сталинграда в районе Ерзовка. Одновременно с этим немцы бросили на город армаду бомбардировщиков — за один день было сделано более 2 тысяч самолето-вылетов. Воздушные налеты за всю войну не достигали такой силы. Огромный город, растянувшийся на 50 км, был объят пламенем.
Представитель Ставки ВГК A. M. Василевский вспоминал: «Утро незабываемого трагического 23 августа застало меня в войсках 62-й армии. В этот день фашистским войскам удалось своими танковыми частями выйти к Волге и отрезать 62-ю армию от основных сил Сталинградского фронта. Одновременно с прорывом нашей обороны противник предпринял 23 и 24 августа ожесточенную массовую бомбардировку города, для которой были привлечены почти все силы его 4-го воздушного флота. Город превратился в развалины. Телефонная и телеграфная связь нарушилась, и мне в течение 23 августа пришлось дважды вести короткие переговоры с Верховным Главнокомандующим открыто по радио».