Передовой отряд дивизии Родимцева переправился через Волгу на правый берег и начал бой в горящем Сталинграде за центр, вокзал и главную высоту России — Мамаев курган. «Рус Вольга буль-буль», — без устали неслось из рупоров немецких радиомашин. Но гвардейцам удалось с хода отбить ряд улиц в центре города. В свою очередь, до вечера 15 сентября 2-й и 3-й стрелковые батальоны 272-го полка НКВД контратаковали противника, оттесняя его от центра и помогая тем самым продвижению десантников Родимцева. К 16 сентября в 272-м полку осталось 115 человек, и он был выведен из окружения на рубеж железнодорожный мост через реку Пионерка — вокзал Сталинград-I. Тогда же 1-й батальон 42-го гвардейского полка 13-й гвардейской дивизии освободил госпиталь 272-го полка НКВД, находившийся в подвале Универмага. К числу невероятных, поразивших мир подвигов 13-й гвардейской относится и бой за городской вокзал. Здесь погибли все сражавшиеся и, пока были живы, вокзал не сдали. На стене вокзала сохранилась надпись: «Здесь насмерть стояли гвардейцы Родимцева». В направлении Мамаева кургана, на вершине которого уже закрепились немцы, атаковал 39-й полк 13-й гвардейской дивизии, которым командовал майор Долгов, и сводный 416-й стрелковый полк 112-й стрелковой дивизии под командованием капитана Асеева. Немцев выбивают с вершины кургана. Артиллерия с обеих сторон ведет непрерывный обстрел вершины, уничтожая все живое, и закрепиться там никому больше не удаётся.
К утру 16 сентября положение в центре города было следующим: вокзал удерживал 1-й батальон 42-го гвардейского полка 13-й гвардейской стрелковой дивизии, железнодорожный мост через Царицу — 1-й батальон 270-го полка 10-й дивизии НКВД. По северному берегу реки Царицы от железнодорожного моста и почти до Волги оборонялся 3-й батальон 270-го полка НКВД. Железную дорогу левее вокзала и городской сад оборонял 272-й полк НКВД. 19 сентября был ранен командир полка майор Григорий Петрович Савчук (он станет Героем Советского Союза за форсирование Днепра и будет участником штурма Берлина), и командование 272-м полком НКВД принимает его военком — батальонный комиссар Иван Мефодиевич Щербина.
На рассвете 24 сентября немцы при поддержке танков и артиллерии прорываются в район Комсомольского сада и окружают бункер, где к тому времени размещался КП 272-го полка. Чекисты дрались отчаянно. Именно тогда Иван Щербина пишет записку, последняя страница которой хранится ныне в Музее-заповеднике «Сталинградская битва»:
«Привет, друзья.
Немцев бью, окружен кругом. Ни шагу назад — это мой долг и моя натура…
Мой полк не позорил и не опозорит советское оружие…
Тов. Кузнецов, если я погиб — одна моя просьба — семья. Другая моя печаль — надо было еще сволочам дать по зубам, то есть жалею, что рано умер и фашистов убил лично только 85 штук.
За советскую Родину, ребята, бейте врага!!!»
25 сентября танки противника взяли КП в кольцо и начали расстреливать его в упор из башенных орудий, забрасывать вентиляционные колодцы дымовыми шашками. Часть осажденных теряет сознание. Тогда Иван Щербина решает вести оставшихся в живых штабных работников и 27 бойцов охраны штаба на прорыв. Путь себе они пробивали штыками. Немцы не выдержали внезапного удара и отступили. К сожалению, отважный комиссар в том неравном бою был ранен в грудь и горло. Медсестра Вера Рыбакова перевязала его, но он умер на руках у бойцов и был похоронен в Пионерском садике на Октябрьской улице.
26 сентября немецкие части 71-й пехотной дивизии подавляют последние очаги обороны в районе площади Павших Борцов и Комсомольского сада и выходят к Волге в районе центральной пристани. По улице Краснознаменской, вдоль северного берега реки Царицы, штурмуя каждый дом, вниз к Волге продвигаются солдаты 94-й дивизии вермахта при поддержке бронетранспортеров и штурмовых орудий. По данным немецкой разведки, против них бьются остатки 270-го и 272-го полков 10-й дивизии НКВД СССР, 42-й отдельной стрелковой бригады Героя Советского Союза подполковника Матвея Степановича Батракова и 3-й батальон 34-го полка 13-й гвардейской дивизии Героя Советского Союза генерал-майора Александра Ильича Родимцева. Каждый дом по нескольку раз переходит из рук в руки.
После этого в городе постепенно начинает вырисовываться линия фронта, война все больше приобретает позиционный характер. В бой вступают свежие силы, такие, как 284-я дивизия Николая Филипповича Батюка, 138-я дивизия Ивана Ильича Людникова, 37-я гвардейская дивизия Виктора Григорьевича Жолудева, 95-я дивизия Василия Акимовича Горишнего, 45-я дивизия Василия Павловича Соколова, 39-я гвардейская дивизия Степана Савельевича Гурьева, 308-я дивизия Леонтия Николаевича Гуртьева и другие. Однако до победы, до контрнаступления было еще далеко, судьба города не раз висела на волоске…