Особенно упорные бои велись в районе элеватора и вокзала Сталинград-II. С крыши элеватора хорошо просматривалась и простреливалась центральная и южная часть Ворошиловского района, контролировались подходы к Волге. В этот район отошли и заняли оборону обескровленные подразделения 42-й стрелковой бригады и нескольких других частей. В результате атак немецко-фашистских танков и мотопехоты советские части были отрезаны от основных сил 62-й армии и продолжали сражаться в окружении. 19 сентября на помощь окруженным защитникам элеватора пробились морские пехотинцы из 92-й стрелковой бригады. Чтобы сломить сопротивление советских бойцов, германское командование дополнительно подтянуло в этот район артиллерию и танки. Самолеты люфтваффе непрерывно бомбили здание зернохранилища. Не только элеватор в целом, но и отдельные его этажи и хранилища по несколько раз переходили из рук в руки. Горело зерно, солдаты задыхались от дыма и пыли. К 22 сентября обстановка резко ухудшилась. Кончились боеприпасы, вода и продовольствие. Многие бойцы пали смертью храбрых или были ранены. В этих условиях мужественный гарнизон в течение еще нескольких часов продолжал вести бой с немецкой пехотой, ворвавшейся в хранилище, а ночью вышел из окружения.

Немецко-фашистские войска находились в 800 метрах от командного пункта 62-й армии, но самым опасным было то, что они прорывались к центральной переправе. Сводный отряд офицеров и солдат штаба армии, собранный из последних резервов, при поддержке нескольких танков, оттеснил их от переправы к вокзалу.

14 сентября части вермахта прорвали оборону на стыке 62-й и 64-й армий, овладели поселком Купоросное и вышли к Волге, тесня части 64-й армии на юг, а левый фланг 62-й армии – к зацарицынской части города. 62-я армия оказалась изолированной от остальных сил фронта. Ситуация сложилась самая критическая – немецко-фашистские войска были почти в шаге от того, чтобы овладеть Сталинградом. В Германии уже создавался пропагандистский фильм, а газеты пестрили победными заголовками.

Командующий 62-й армии генерал-лейтенант В.И. Чуйков волевым решением приказал командиру 10-й стрелковой дивизии войск НКВД полковнику А.А. Сараеву сдерживать натиск немецко-фашистских войск в районе вокзала Сталинград-I и Мамаева кургана до подхода полков 13-й гвардейской стрелковой дивизии.

62-я армия, несмотря на усиливающиеся атаки частей вермахта у вокзала, в Пригороде Минино и у Мамаева кургана, оказывала им яростное сопротивление. Воины 13-й гвардейской дивизии отбросили немецко-фашистские войска от района центральной переправы, очистили от них многие улицы и кварталы, не допустили разобщения противником фронта армии в центре города. Гвардейцы вышли на железную дорогу и захватили вокзал Сталинград-I. На рассвете 16 сентября совместно с одним из полков 112-й стрелковой дивизии они овладели Мамаевым курганом.

Именно в районе вокзала и Мамаева кургана с особо нарастающим напряжением развертывались бои 16 и 17 сентября.

Немецко-фашистские войска несли большие потери и заняли лишь небольшую часть города севернее реки Царица и потому начали менять тактику борьбы. Они стали вести ее на небольших участках отдельными боевыми группами. Для того чтобы еще больше усилить натиск на советские войска, в 6-й полевой армии вермахта были созданы штурмовые отряды, представляющие собой группы из десяти человек, которые были обучены ведению уличных боев и вооружены пулеметами, огнеметами и холодным оружием. Немецкие солдаты называли ближний бой в разрушенных зданиях «крысиной войной». Для подобного боя были характерны бешеные рукопашные стычки, которых так боялось германское командование, видевшее, как быстро в этих случаях ситуация выходит из-под контроля.

Борьба продолжала развертываться с особым упорством в центральной части города. 20 сентября немецкая авиация полностью разрушила вокзал Сталинград-I. Советские воины заняли рощицу Коммунистическую у Привокзальной площади и здесь окопались. Вечером из района Дар-гора немецкие автоматчики прорвались на левый берег реки Царица и к переправам через Волгу, но были вскоре выбиты.

19 - 20 сентября для усиления войск 62-й армии на правый берег Волги была переправлена 95-я стрелковая дивизия под командованием полковника В.А. Горишного.

С утра 21 сентября немецко-фашистские войска отражали контрудары войск 62-й армии в районе поселков заводов СТЗ, «Баррикады», «Красный Октябрь» и войск 64-й армии южнее поселка Купоросное. Одновременно они крупными силами начали наступление, прорываясь к Волге в центре Сталинграда, чтобы разобщить и затем уничтожить войска 62-й армии. К вечеру этого дня передовым отрядам вермахта удалось прорваться к берегу Волги в район центральной пристани, разобщив фронт 62-й армии и нарушив центральную переправу.

Оказавшись в невероятно трудных условиях, отрезанные от основных сил фронта рекой, воины 62-й армии ожесточённо оборонялись, навязав противнику самый тяжёлый вид боя - ближний. Как отмечал командующий 62-й армией генерал-лейтенант В.И. Чуйков: «Бой в городе – это особый бой. Тут решает вопрос не сила, а умение, сноровка, изворотливость и внезапность. Городские постройки, как волнорезы, разрезали боевые порядки наступающего противника, направляли его силы вдоль улиц. Поэтому мы крепко держались за особо прочные постройки, создавали в них немногочисленные гарнизоны, способные в случае окружения вести круговую оборону». В зданиях устраивались многочисленные огневые точки, в том числе вынесенные и за пределы домов. В состав гарнизонов входили сапёры и снайперы, кроме пулемётов и стрелкового оружия они вооружались лёгкими противотанковыми орудиями и ружьями.

В конце сентября создалась угроза прорыва немецко-фашистских войск к Волге в районе площади 9 января и мельницы № 4, где находился командный пункт 42-го гвардейского стрелкового полка 13-й гвардейской стрелковой дивизии. Командир 7-й стрелковой роты этого полка старший лейтенант И.И. Наумов принял решение превратить в опорные пункты два четырехэтажных дома, расположенных параллельно на площади 9 января, и направил туда две группы бойцов. Первая группа состояла из четырех разведчиков под командованием сержанта Я.Ф. Павлова, вторая группа - взвод лейтенанта Н.Е. Заболотного захватили эти дома и закрепились в них. Впоследствии эти дома вошли в историю Сталинградской битвы как «дом Павлова» и «дом Заболотного». На третьи сутки на помощь разведчикам Я.Ф. Павлова прибыло подкрепление, и гарнизон дома увеличился до 24 человек. Гвардейцы при помощи саперов усовершенствовали оборону дома, заминировав все подходы к нему, прорыли небольшую траншею, по которой поддерживалась связь с командованием, доставлялось продовольствие, боеприпасы. Дом стал неприступной крепостью. В течение 58 дней легендарный гарнизон удерживал его.

Из «дома Павлова» вел огонь по противнику один из лучших снайперов 13-й гвардейской стрелковой дивизии сержант Анатолий Чехов, уничтоживший во время уличных боев более 200 солдат и офицеров вермахта. Командир дивизии генерал-майор А.И. Родимцев прямо на передовой вручил девятнадцатилетнему Чехову орден Красного Знамени.