В силу постоянного участия в тяжелых оборонительных боях Юго-Западный фронт не успел сформировать в своем составе объединение для массирования усилий авиации – воздушную армию. После того как фронт стал Сталинградским, в его состав в конце июля 1942 г. была включена 8-я воздушная армия генерал-майора авиации Т.Т.Хрюкина. К началу оборонительного сражения 8-я воздушная армия в своем составе насчитывала 561 самолет, из них 337 исправных и 224 неисправных. В числе исправных самолетов было: 85 истребителей, до 30 % которых составляли самолеты устаревших типов – И-16, И-15 и И-153, 48 штурмовиков, 88 дневных и 116 ночных бомбардировщиков (По-2). Возможности 8-й воздушной армии постоянно возрастали. С 20 июля по 17 августа в состав армии Т.Т.Хрюкина было передано 23 авиационных полка – около 450 самолетов. Кроме того, на аэродромы, расположенные ближе к Сталинграду, были перебазированы пять дивизий авиации дальнего действия.
Вновь получив в свое распоряжение подвижные соединения, Ф.Паулюс решил пробиться к Сталинграду самым простым и многократно проверенным способом: окружением и разгромом оборонявшихся на дальних подступах к городу соединений. Окружать предполагалось классическими «каннами». Соответственно северную ударную группировку составили XIV танковый корпус генерала пехоты фон Виттерсгейма (16-я танковая, 3-я и 60-я моторизованные дивизии) и VIII армейский корпус генерала артиллерии Хейца (384, 305, 389-я и 376-я пехотные дивизии). Южную ударную группировку составили LI армейский корпус генерала артиллерии фон Зейдлиц-Курцбаха (пробивший в марте коридор к Демянску) и XXIV танковый корпус (первоначально только 16-я и 295-я пехотные дивизии).
Для концентрации сил на Сталинградском направлении в группу армий «Б» из группы армий «А» была передана 8-я итальянская армия в составе шести пехотных дивизий, одной пехотной и одной кавалерийской бригад. Эта армия должна была выйти на Дон и развернуться по его правому берегу на участке от Павловска до Вешенской, освободив этим самым все силы 6-й немецкой армии для наступления на Сталинград.
С воздуха наступление 6-й и 4-й танковых армий на Сталинград поддерживалось основными силами 4-го воздушного флота. На этом же направлении действовал VIII авиационный корпус Вольфрама фон Рихтгоффена, то есть наступающие на Сталинград армии получили в свое распоряжение самое мощное авиасоединение Люфтваффе на Восточном фронте. Корпус Рихтгоффена перебрался в конце июля на аэродромы в районе Тацинской и Обливской.
Оборонительное сражение советских войск под Сталинградом началось 17 июля 1942 г. на рубеже р. Чир боями передовых отрядов 62-й армии, которые к 22 июля отошли на основной рубеж обороны.
Первый действительно серьезный удар последовал 23 июля, когда XIV танковый и VIII армейский корпуса армии Ф.Паулюса вышли на рубеж Клетская, Слепихин и атаковали войска правого фланга 62-й армии. Их целью было прорваться к Дону и захватить переправы через реку у Калача и Логовского. Развернутые на правом фланге 62-й армии 33-я гвардейская, 192-я и 184-я стрелковые дивизии, усиленные несколькими танковыми батальонами, и выдвинутая на поддержку им 40-я танковая бригада не смогли отразить атаки наступавших в первом эшелоне пяти немецких дивизий (одной танковой, двух моторизованных и двух пехотных). Подвижные соединения противника прорвались в оперативную глубину в полосе 62-й армии и в результате трехдневных упорных боев к исходу 25 июля выдвинулись на правый берег Дона в районе Каменского, глубоко охватив с севера войска левого фланга 62-й армии. В окружение попали 192-я и 184-я стрелковые дивизии и 40-я танковая бригада.
