В отличие от легкомысленного плана наступления на Сталинград от 20 июля, новое немецкое наступление предусматривало удар по сходящимся направлениям. Это были типичные для немецкой школы «асимметричные канны»: «Подвижные соединения должны из района Дальнего Перекопского наступать по гребню высот на Дон западнее и юго-западнее Качалинской, при этом пехота должна прикрывать их фланги. На южном фланге пехотные дивизии должны наступать вдоль Дона на север, чтобы отрезать и уничтожить по возможности крупные силы русских»[126]. Это означало, что XIV танковый корпус нацеливался на срезание фронта советских войск словно серпом, от центра к восточному флангу. Навстречу танкам вдоль Дона наносился удар пехотой.
Над теми войсками, от которых Сталин требовал помощи окруженным частям 62-й армии, нависла смертельная опасность. Упорное сопротивление окруженцев не позволило немцам, как они планировали, вывести из боя XIV корпус еще до ликвидации «котла». Однако это лишь отсрочило удар по советской 4-й танковой армии. Обладая стратегической инициативой, немецкие войска могли последовательным сосредоточением сил обеспечивать себе превосходство на направлении главного удара и громить противника, не обладая общим превосходством в силах. Обороняющиеся советские войска чаще всего не могли угадать направление следующего удара, поскольку вскрыть перегруппировку подвижных соединений было крайне затруднительно.
Следует сказать, что само по себе осознание опасности в советских штабах присутствовало. 4-я танковая армия перешла к обороне и укрепляла рубежи с целью удержания плацдарма на западном берегу р. Дон. Что же могли противопоставить противнику советские войска на Сиротинском плацдарме? Понесшие потери в ходе неуспешных контрударов соединения 4-й танковой армии к тому моменту насчитывали: 18-я стрелковая дивизия — 8724 человека, 184-я стрелковая дивизия — 3950 человек, 192-я стрелковая дивизия — 4965 человек, 205-я стрелковая дивизия — 8374 человека, 321-я стрелковая дивизия — 7544 человека[127]. Никаких танковых корпусов в распоряжении командарма-4 Крюченкина уже не было. Единственным подвижным резервом 4-й танковой армии была 182-я танковая бригада, имевшая 10 Т-34, 6 Т-70 и 20 Т-60. Кроме того, на усиление армии передавались ряд новых стрелковых и артиллерийских частей и соединений. Это были 22-я противотанковая бригада, 39-я и 40-я гвардейские стрелковые дивизии, 343-я стрелковая дивизия (8677 человек[128]). Однако к началу немецкого наступления они еще находились в процессе сосредоточения. Причинами запаздывания сосредоточения были как низкая подвижность стрелковых частей, так и недостаточное количество переправ через Дон.
В итоге на шесть стрелковых дивизий 4-й танковой армии нацелились четыре корпуса армии Паулюса: XIV и XXIV танковые, VIII и XI армейские корпуса. В основном была задействована пехота (24-я танковая дивизия была передана 4-й танковой армии Гота для удара по Сталинграду с юго-востока).
Усугубляя традиционную для обороняющегося проблему вскрытия планов противника, 13 августа началось запланированное Паулюсом частное наступление XI армейского корпуса на правом фланге 4-й танковой армии. Добившись локального вклинения, немцы дезориентировали советское командование относительно направления главного удара.
Новое немецкое наступление началось ранним утром 15 августа с двухчасовой артиллерийской и авиационной подготовки. Советские пехотинцы на направлении главного удара противника оказали ожесточенное сопротивление, скрывшись в балках во время танковой атаки: они пропустили немецкие танки и атаковали следовавшие за ними части. Танкам пришлось возвращаться для подавления оставшихся очагов сопротивления. Однако чуда не произошло, и в конечном итоге слабый центр обороны 4-й танковой армии был прорван. Немногочисленные танки 182-й танковой бригады, выдвинутые навстречу немецкому наступлению, вскоре были перебиты. Уже в середине первого дня немецкого наступления порядки армии Крюченкина были рассечены надвое танковым ударом. Усугублялась ситуация ударом на левом фланге армии немецкого XXIV танкового корпуса (76-я и 295-я пд) вдоль Дона. В 17.00 15 августа под нажимом немецкой пехоты начался беспорядочный отход 184-й и 18-й стрелковых дивизий к Трехостровной. К полуночи 60-я моторизованная дивизия вышла к переправе у Сиротинской. 16 августа 16-я танковая дивизия прорвалась к Дону у Ниж. Акатова, а во второй половине дня — к переправе у Трехостровной, лишив отходящие советские части возможности организованно переправиться через реку. Переправу через Дон у Трехостровной удалось частично разрушить, уже когда по ней неслись немецкие бронетранспортеры. Также немцами были занят плацдарм на восточном берегу Дона в районе Акатова, но впоследствии он был эвакуирован.