В середине сентября острие удара смещалось на запад. Теперь И. В. Сталиным было предложено перенести его на восток. Сказано — сделано. 7-й танковый корпус был сосредоточен в полосе 66-й армии Р. Я. Малиновского. Теперь ему предстояло действовать во взаимодействии с 64-й и 99-й стрелковыми дивизиями (7148 человек и 8531 человек на 20.09 соответственно) в двухбригадном составе. Сводная 87-я танковая бригада корпуса насчитывала 24 Т-34 и 15 Т-60, а приданная 58-я танковая бригада — еще 43 машины.
Вопросы взаимодействия с пехотой и артиллерией были отработаны самым тщательным образом. Командир 99-й стрелковой дивизии на каждый танковый батальон выделил в качестве танкового десанта две стрелковые роты. Помимо смещения направления удара было решено начинать наступление за 1,5 часа до наступления темноты. В 18.00 24 сентября после 30-минутной артподготовки наступление началось. Две бригады 7-го танкового корпуса двинулись в атаку и вскоре прорвали передний край обороны противника. Пехота под воздействием артиллерийского и минометного огня немцев снизила темп наступления и далеко отстала от танков. Танковые десанты спешились при подходе к переднему краю противника, и связь с ними была потеряна. Несмотря на наступление темноты, препятствующей действиям смертоносной авиации немцев, пехота за танками не пошла. Отдельные танки, прорвавшиеся в глубину обороны, были сожжены. Несколько танков потеряли ориентировку в темноте и вышли в Акатовку, где захватили штабную машину и возвратились на исходные позиции.
С утра 25 сентября наступление было возобновлено, но успеха не имело. Впрочем, контратаки немцев с целью восстановить положение также были отражены. За два дня из 89 танков корпуса Ротмистрова, участвовавших в бою, вышло из строя 75 танков, в том числе 29 танков были потеряны безвозвратно. Танки, являвшиеся основной ударной силой контрударов, были выбиты, и наступательный порыв иссяк.
Несмотря на указания Верховного и нанесение по ним удара в полосе 66-й армии, крупное наступление было предпринято со смещением оси главного удара на запад. Г. К. Жуков и А. И. Еременко не следовали буквально советам Верховного, поскольку имели свое мнение относительно перспективных направлений. К ситуации очень точно подходит известная поговорка «А Васька слушает, да ест». К операции привлекались войска 1-й гвардейской и 24-й армий. Если быть точным, то наступление в полосе этих армий не останавливалось с 18–19 сентября. В частности, ночь на 21 сентября была использована для атаки под покровом темноты. Поскольку танковые части армий понесли большие потери в танках, на фронт была подтянута находившаяся после июльских боев на формировании 91-я танковая бригада.
В 1-й гвардейской армии к новому наступлению привлекались 173, 273 и 258-я стрелковые дивизии, отдельные танковые бригады, 16-й танковый корпус. Последний предполагалось вводить в прорыв после взлома обороны пехотой. В составе корпуса на 22 сентября насчитывалось 4519 человек личного состава и 87 танков (14 КВ, 42 Т-34, 31 Т-60)[223]. Помимо эшелона развития успеха, каждая из участвующих в наступлении дивизий поддерживалась одной танковой бригадой из числа имевшихся «россыпью». Это были соответственно 148, 3 и 12-я танковые бригады. Стрелковые соединения 1-й гвардейской и 24-й армий были уже изрядно потрепаны. Надежду на успех предприятия давала убежденность, что немецкие части также понесли большие потери под ударами танков и артиллерии в предыдущих контрударах. Однако группировка противника также претерпела изменения. Из состава штурмующих Сталинград войск была изъята 100-я егерская дивизия и введена в состав VIII армейского корпуса. В ее составе было четыре полнокровных немецких батальона и один полнокровный хорватский.
Дальнейшее развитие событий было вполне типичным для контрударов Сталинградского фронта. 16-й танковый корпус был введен во второй половине дня 23 сентября, но не в прорыв, а в бой. Пехота продвигалась медленно, и фронт прорван не был. Противником была потеряна первая гряда высот (108,4, 107,2), но рубежом упорного сопротивления стала вторая, немного выше, высоты 130,1 и 130,4. Весь день 24 сентября шел бой за высоту 130,4. Танки прорывались вперед, уничтожали огнем и гусеницами узлы сопротивления противника. Однако пехота прижималась к земле огнем и продвигалась крайне медленно. Как было позднее сказано в отчете командования 16-го танкового корпуса, «взаимодействующие части 273 СД, ожидая полного уничтожения танками противника в районе выс[от], вперед не продвигались и танкового успеха не закрепляли»