К исходу 12 сентября линия фронта проходила в 2-10 километров от города. Его оборону Ставка возложила на войска 62-й армии во главе генералом В. И. Чуйковским и часть сил 64-й армии, которой в то время командовал генерал М. С. Шумилов.
13 сентября начался третий, решающий этап битвы фашистов за Сталинград – непосредственный штурм города. Он отличался особым ожесточением. Гитлеровцы спешили до наступления холодов овладеть городом. Наши войска упорно защищались.
14 сентября противнику удалось в районе вокзала прорваться в центральную часть города. Для усиления обороны и ликвидации прорвавшейся группировки врага в ночь на 15 сентября в город срочно с левого берега Волги была переброшена 13-я гвардейская дивизия генерала А. И. Родимцева. Гвардейцы прямо с переправы шли в атаку против лезущих напролом фашистов и остановили продвижение врага, а на отдельных участках отбросили его назад.
Ожесточённые бой в центральной и южной частях города продолжались до 26 сентября. Несмотря на героическое сопротивление наших войск, противнику всё же удалось овладеть значительной частью города южнее реки Царица и на широком участке выйти к Волге. Обстановка в городе ещё более ухудшалась.
Наступила минута, когда могло показаться, что защищать Сталинград более невозможно. Севернее города фашисты прорвались к Волге ещё в августе, в сентябре они захватили южную часть города и тоже вышли здесь к Волге. По всей более чем 65-километровой полосе города немецкие войска вышли на западные его окраины. И это при ширине полосы не превышающей пяти километров! На отдельных участках оборона наших войск в глубину не превышала двух-трёх километров. Она вся простреливалась насквозь артиллерией. Но советские воины героически защищали свой город.
С 27 сентября ожесточённые бои разгорелись за заводские поселки и в районе Орловки. Героический подвиг, похожий на подвиг сказочного горьковского героя Данко, который сжёг своё сердце во имя счастья других людей, совершил здесь военный моряк Михаил Паникаха. 28 сентября во время отражения вражеской атаки у посёлка Красный Октябрь он израсходовал все гранаты и, схватив бутылку с горючей смесью, размахнулся, чтобы бросить её в фашистский танк. И в этот миг бутылка была разбита фашистской пулей. Моряк вспыхнул живым факелом и на глазах у поражённых товарищей устремился на встречу вражеской машине. Он успел схватить вторую бутылку и бросил её на решётку мотора. Огромная вспышка огня и дыма поглотила его. Михаил Паникаха сгорел. Но свет его стал маяком, на который равнялись остальные воины…
Комсомолец И. Карханин закрыл своим телом вражеский пулемёт. Он ценою жизни спас жизнь своим товарищам, которые затем овладели дотом и в жестокой схватке уничтожили 20 гитлеровцев.
Ожесточённые бои шли тогда не только на земле, но и в воздухе. Советские лётчики в некоторые дни делали по восемьдесят боевых вылетов. Они едва успевали приземлиться, как их самолёты вновь устремлялись на встречу врагу.
На заключительном этапе сражения, с 4 октября по 19 ноября, развернулась борьба за заводы “Красный Октябрь” и “Баррикады”, а также в районе Рынка. Противник подтянул к городу новые силы – 12 свежих дивизий. Ширина полосы обороны армии генерала В. И. Чуйкова сократилась до 25 километров, только кое-где доходя до трёх километров. Войска испытывали недостаток в живой силе, огневых средствах, люди были утомлены непрерывными боями, раненых не успевали эвакуировать на левый берег Волги. Противник захватил господствующие высоты и получил возможность далеко просматривать и простреливать местность не только артиллерийскими но и ружейно-пулемётным огнём на всю глубину нашей обороны. Штаб армии и штабы дивизий были оборудованы в береговых обрывах, всего в 200-800 метрах от переднего края.
Но непоколебимо держали оборону войны Сталинграда.
- Для нас, бойцов и командиров 62-й армии. За Волгой земли нет! Мы стояли и будем стоять на смерть! – сказал лучший снайпер Сталинграда, Василий Зайцев, принимая в сентябре 1942 года в Кремле правительственную награду. Эти слова были боевым девизом всех защитников города. Сам Зайцев уничтожил 242 фашиста!
Большую помощь защитникам города оказала Волжская военная флотилия. Её корабли под непрерывным артиллерийским огнём врага переправляли через Волгу десятки тысяч бойцов и тысячи тонн груза – продовольствие, боеприпасы, вооружение, даже танки. Своим огнём корабли поддерживали действия стрелковых частей, срывали вражеские атаки, обращали в бегство фашистскую пехоту, заставляли отступать танки.
10 октября противник начал яростные атаки против наших частей, оборонявших Тракторный завод. Сотни фашистских бомбардировщиков волна за волной пролетали над позициями советский воинов, сбрасывая на них тысячи бомб. Но только 14 октября, в день, который Гитлер назвал последним сроком взятия Сталинграда, противнику удалось прорваться к Волге в районе Тракторного завода. Войска 62-й армии оказались расчлененными на две части. Но наши воины продолжали сражаться с удвоенной энергией. Так прошёл почти месяц. 11 ноября противник прорвался к Волге южнее завода “Баррикады”. Теперь в Сталинграде образовалось три очага сопротивления наших войск.
Но к середине ноября наступательный порыв гитлеровских войск постепенно иссяк. С июля по ноябрь фашисты потеряли 700 тысяч солдат и офицеров, убитыми и ранеными, свыше тысячи танков, более 2 тысяч орудий и миномётов, 1400 самолётов. В бой были введены все резервы.
Советский народ и его славная Красная Армия не только выдержали новый натиск войск фашистского агрессора, но и сохранили силы для перехода в решительное контрнаступление.
Великий подвиг защитников Сталинграда достойно оценен советским народом и Коммунистической партией. В декабре 1942 года была специально учреждена медаль “За оборону Сталинграда”.
Легендарному городу-воину после войны было присвоено почётное звание “Город-Герой”.