德国空军的攻势
在1942年10月的第一周，希特勒意识到德国人在即将到来的冬天露营之前占领高加索地区是不切实际的。即使他无法获得油田，希特勒还是决定使苏联无法继续使用它，因此他命令德国空军总司令部尽可能摧毁该油田。
10月8日，希特勒要求空军在10月14日前发动进攻。因此，第4航空队的第4航空军被命令将所有可用的轰炸机派到格罗兹尼的油田。此时，第4航空队的状况已经非常糟糕。在“蓝色方案”开始之初，里希特霍芬有480架轰炸机，其中323架处于正常状态。目前，他还剩下232架飞机，其中只有129架可以战斗。尽管如此，这支部队仍然能打出有力一击。对炼油厂的打击使里希特霍芬想起了几个月前塞瓦斯托波尔的空袭。来自炼油厂的浓黑烟升至5500。随后的10月12日空袭造成了进一步的损失。没有趁早投入力量打击格罗兹尼和巴库的炼油设施是一次战略错误。苏联空军驻扎在斯大林格勒；破坏油田设施可能给苏联造成的破坏要大于对该城市的占领。 11月9日，苏联对斯大林格勒发动的反击导致里希特霍芬将空军撤至伏尔加河以北，从而结束了空袭。
格罗兹尼遭受了毁灭性的打击，但其余油田却得不到对德国陆军和战机的后勤支持。格罗兹尼位于捷列克河附近的第4航空军轰炸机的范围内。但是，在德国人手中格罗兹尼和麦克普油田的产量仅占苏联燃料总产量的10％。巴库的主要油田不在德国战斗机的范围内，而德军轰炸机就必须冒着没有战机护航的危险，明目张胆地飞着直线航线才能飞抵巴库。德国空军在8月的苏联空军衰弱时期能够执行这种任务，但是当10月苏军重新获得战斗力时，这种可能性就消失了。
B集团军群：伏尔加
7月23日，B集团军群主体开始向顿河进军。苏军新建的斯大林格勒方面军，第62和第64军，对德军的进攻进行了激烈的抵抗。 7月26日，第14装甲集团军突围抵达唐。新建的苏联第1和第4坦克集团军发动了一些徒劳的反击。在南部，第4装甲集团军在对第51集团军的作战里收获更多。渡过顿河之后，德军朝科捷利尼科沃进军，并于8月2日到达。由于苏联的抵抗，保卢斯认为第6集团军的实力不足以独自越过顿河，并等待第4装甲集团军向北进军。截至8月4日，德军距离斯大林格勒市仍为97公里。
到8月10日，位于顿河西岸的大部分苏军已被歼灭，但零星而持续的抵抗仍然减慢了B集团军群的推进。由简陋的俄罗斯道路引致的补给困难也在妨碍德国人进军斯大林格勒。德国空军使用了一架300 架Ju 52的运输机迅速建立了运输机队，以使陆军能够继续前进。一些原本执行作战任务的轰炸机甚至被编入“斯大林格勒运输区域部队”充当运输机。由于苏联在顿河地区的抵抗，德军将部队集中在越来越脆弱的战线上，同时抽空了用来保护侧翼的预备力量。苏军在斯大林格勒和沃罗涅日之间的B集团军群北部发起了几次反击。 8月20日至28日，第63集团军和第21集团军在绥拉菲莫维奇附近发动反击，击退了意大利第8集团军。苏军第1近卫集团军在新格里高列夫斯卡亚附近发动反击，扩大其桥头堡。顿河西岸的这些和其他苏联桥头堡抵抗了意大利第8集团军，匈牙利2集团军，对轴心国军队构成了持续的威胁。
8月23日，第6军越过顿河，B集团军群沿顿河的大弯处建立了防线。那天，第6集团军到达斯大林格勒北部郊区，开始了对斯大林格勒的战斗。匈牙利，意大利和罗马尼亚军队距离斯大林格勒60公里。斯大林格勒落入前线空军基地的攻击范围之内，第4航空舰队对它发动空袭，将其变成废墟。苏方报告了955名平民伤亡和1181人受伤（这是初步估计，随后的报道可能会夸大数千人的伤亡。）
第6集团军从北面卡拉奇方向进攻，第4装甲集团军从南面科捷利尼科沃方向进攻。在最初的几天里，第14装甲军在第6集团军大部和斯大林格勒北部郊区之间开辟了一条走廊。在南部，苏联抵抗军击退了第4装甲集团军。8月29日，霍特手下的部队继续进攻，向西直捣第64集团军的中心。攻击出乎意料地成功。第4装甲集团军冲到了第62和第64集团军的后方。抢得一次将62集团军分割包围的机会。魏克斯命令第6集团军完成合围，但苏联的反击将德军拖了三天，令包围圈里的苏军得逃向了斯大林格勒。德军的突飞猛进使苏军士气低落，苏军放弃了城外的保卫圈，匆匆撤退。第6集团军击退了苏联的最后一次反击，于9月2日恢复了进攻，并于第二天和第4装甲集团军会师。德军于9月12日进入斯大林格勒。
