Утром 16 сентября ситуация у Чуйкова резко ухудшилась: 24-я танковая дивизия овладела южным железнодорожным вокзалом, повернула затем на запад и сокрушила оборону русских на городской черте и на Казарменной высоте. На центральном вокзале и на Мамаевом кургане продолжались кровопролитные бои. Чуйков позвонил члену военного совета фронта Н.С. Хрущеву: «Ещё несколько дней таких боев, и немец армию просто разотрет. У нас опять нет резервов. Мне непременно нужны 2 — 3 свежие дивизии».
Хрущев обратился к Сталину. Тот распорядился выделить два полностью экипированных элитных соединения из своего личного резерва: бригаду морской пехоты Северного флота — испытанных и твердых бойцов, а также одну танковую бригаду. Последняя заняла боевые позиции вокруг центра города с тем, чтобы контролировать маршруты и пути снабжения войск фронта. Морские пехотинцы были брошены в южную часть города. Эти два соединения 17 сентября спасли русский фронт от коллапса.
В тот же день командование 6-й армией взяло под свой контроль боевые действия всех немецких войск, сражавшихся на Сталинградском фронте. Отныне все они подчинялись только его приказам. Так, 48-й танковый корпус 4-й танковой армии
Гота перешёл под командование Паулюса. Гитлер настойчиво торопил: «Заканчивайте, Сталинград должен наконец пасть».
Почему этого не случилось и почему требование Гитлера так и не было выполнено, несмотря на то что немецкие танкисты и панцергренадеры, саперы, противотанковые подразделения и зенитчики упорно и отчаянно дрались за каждый дом, объясняет одно обстоятельство: благодаря отчаянной настойчивости Хрущева в отношении получения резервных частей и соединений Красной Армии в период с 15 сентября по 3 октября Чуйкову было выделено всего 6 дивизий, свежих и относительно хорошо вооруженных, среди них 2 гвардейские. Все эти силы были брошены в центр Сталинграда, в руины домов, заводских зданий и цехов в северной части города, превращенных в крепости в северной части Сталинграда.
В начальной фазе немецкое наступление на Сталинград велось силами семи дивизий. Это были соединения, ослабленные в сражениях между Доном и Волгой, длившихся подчас целыми неделями. Никогда раньше в боях за какой-либо город с немецкой стороны не участвовало свыше 10 дивизий. Откровенно говоря, и 62-я сибирская армия русских, изначально очень сильная, уже не была таковой в первой фазе сражения. Кровопролитные бои и отступления подточили её силы и боевой дух. На бумаге в начале сентября в её составе числилось 5 дивизий, 4 танковые и 4 стрелковые бригады, всего примерно 9 дивизий. Звучит внушительно, но 38-я механизированная бригада, например, насчитывала всего лишь 600 человек личного состава, 244-я стрелковая дивизия — 1500. Иными словами, меньше полка.
Неудивительна поэтому точка зрения генерала Лопатина, считавшего, что с такой армией нельзя было успешно оборонять Сталинград, предложившего сдать город и отойти за Волгу. Но решимость командования и войск может многое, да и переменчивое военное счастье, охотно выступая на стороне грамотного полководца, решало судьбу не одного сражения.
1 октября у Чуйкова было 11 дивизий и 9 бригад, то есть примерно 15,5 дивизии, без учета сил рабочего ополчения и милицейских частей, которые в их состав не входили. У немцев, однако, было превосходство в воздухе — 8-й авиационный корпус генерала Фибига в среднем ежедневно совершал 1000 боевых вылетов. Чуйков в свое время подчеркивал опустошительный эффект от применения немецких пикирующих бомбардировщиков и истребителей-бомбардировщиков против защитников города. Они уничтожали боевые позиции войск, предназначавшиеся для организации контрударов, разрушали заградительные рубежи и линии связи, уничтожали командные пункты и штабы. Позднее, тем не менее, стал ясен один факт: заводские цеха, превращенные пикировщиками и артиллерией в непроходимые горы руин, давали защитникам больше преимуществ, чем их имела нападавшая сторона после авиационных и артиллерийских налетов. У пехоты не хватало сил сломить последние узлы сопротивления. Не хватало не только пехотинцев, но стало также не хватать ручных гранат и боеприпасов к минометам.
Хотя 6-я армия после установившегося некоторого затишья на Донском фронте смогла получить 305-ю пехотную дивизию и заменить ею одну из сильно потрепанных дивизий 51-го армейского корпуса, генерал Паулюс так и не получил ни одного свежего соединения. Кроме 5 саперных батальонов, прибывших воздушным путем, он получил замену своим обескровленным полкам из состава своих же армейских частей. Немецкое Верховное командование осенью 1942 года на всем Восточном фронте не имело больше резервов. В районах боевых действий и зонах ответственности всех групп армий от Ленинграда до Кавказа возникли серьезные кризисные ситуации.