В смысле тактики, берег реки обеспечивал контроль над городом. Пока Красная Армия обороняла берег, её силы в Сталинграде могли пополняться с восточного берега через Волгу. Если немцы окажутся в состоянии установить контроль над берегом, они смогут ликвидировать советскую переправу в город.
Сражение внутри города развёртывалось в четыре главных фазы. В первой фазе, которая началась 13 сентября, сражение сконцентрировалось на юге и в центре города. Целью немцев было установить контроль над городом южнее реки Царица, оккупировать центральную часть и расколоть 62-ю армию пополам. Севернее реки Царица целью немецкой армии была оккупация центра города и захват Мамаева кургана. 26 сентября Паулюс заявил, что юг и центр города захвачены. Однако, центральная часть, хотя и находилась под огнём немцев, не была захвачена полностью. Снова немцы достигли значительного прогресса, но захватить заводы, или занять берег на западной стороне Волги не смогли.
Растущая сталинская тревога за положение в городе отразилась в сердитой директиве Ерёменко от 5 октября:
«Я думаю, что вы не видите опасности, угрожающей силам Сталинградского фронта. Захватив центр города и выйдя к Волге севернее Сталинграда враг хочет… окружить 64-ю армию на юге и взять её в плен. Враг может достичь этой цели, если пересечёт Волгу на севере, в центре и на юге Сталинграда. Чтобы предотвратить эту опасность, необходимо отбросить противника назад от Волги и очистить от него улицы и дома, занятые им. Если вы потерпите в этом неудачу, то необходимо создавать для врага преграду за преградой. Это речь о вашей плохой работе. Сил у вас в Сталинграде больше, чем у противника, продолжающего давить вас. Я не доволен вашей работой на Сталинградском фронте и требую, чтобы вы приняли все меры для обороны Сталинграда. Сталинград не должен быть сдан врагу, и каждая часть Сталинграда, захваченная противником, должна быть освобождена».
Несмотря на Сталинские призывы, Красная Армия уступила большую территорию в третьей фазе сражения, которая началась 14 октября с возобновления штурма заводского района. В конце месяца немцы захватили тракторный завод, завод «Баррикады», и бОльшую часть завода «Красный Октябрь». Силы Чуйкова были зажаты на длинной полоске на западной стороне Волги, до которой оставались только сотни метров.
11 ноября Паулюс предпринял свою последнюю атаку в Сталинграде. Снова целью был район заводов, и немцы достигли некоторых успехов в прорыве к Волге, захватив несколько участков западного берега реки, и разделив 62-ю армию на три части. К середине ноября немцы оккупировали более 90% Сталинграда, но основные войска Чуйкова окопались на 16-мильной полосе западного берега Волги. Пока войска Красной Армии держались на этом участке, немцы не могли притязать на полную победу в Сталинграде, и оставалась опасность советской контратаки. Паулюс истощил свои силы, и 6-я армия была не в состоянии вести наступательные действия. Запертый в Сталинграде, избегший полного поражения Чуйков выиграл стратегическое сражение за контроль над городом.
Успех Чуйкова основывался на трёх главных факторах. Первый, применение им эффективной тактики уличного боя, которая предусматривала не только свирепую оборону укреплённых позиций в каменном городе, но и сражения с противником в сотнях маленьких боёв в руинах фабрик и заводов Сталинграда. Наступательный дух Красной Армии доказал, что он жив и здоров. Второй, постоянное снабжение через Волгу. В частности, подвоз подкреплений. Среди частей, переправлявшихся через реку, была несчастная 13-я гвардейская дивизия под командованием А.М. Родимцева. «Гвардейские» дивизии были элитными формированиями, опытными и проверенными в сражениях, хорошо оплаченными(?), и главное, хорошо вооружёнными.
13-я гвардейская дивизия пересекла Волгу в ночь с 14 на 15 сентября и вступила в действие в центре города. В первый день действий десятитысячная дивизия понесла тридцатипроцентные потери по той причине, что многие солдаты переправились через реку без амуниции. В конце сражения за Сталинград дивизия насчитывала только 320 уцелевших. В своих мемуарах Чуйков писал, что «если бы не дивизия Родимцева, город был бы полностью захвачен врагом приблизительно в середине сентября». Третье, воздушная и артиллерийская поддержка обороняющегося Сталинграда. Образ сражения просматривается, как доминирующий в картине улиц и заводов. Но что важно, так это ливень огня, обрушивающийся на немцев от батарей советской артиллерии с восточного берега Волги, при превосходстве в воздухе советской авиации над Сталинградом.