Одновременно к Дону из резерва Ставки выдвигались 63-я и 64-я армии, каждая в составе четырех стрелковых дивизий. 63-я армия развертывалась по рубежу северной излучины реки на фронте Павловск, Серафимович, а 64-я армия южнее 62-й — на фронте Суровикино, Верхне-Курмоярская.

В целях объединения командования этих армий, как уже упоминалось, 12 июля 1942 года распоряжением Верховного главнокомандующего был создан Сталинградский фронт. Разграничительная линия между Сталинградским и Воронежским фронтами была установлена: Камышин, Ново-Анненский, Бабка (все пункты включительно для Воронежского); между Сталинградским и Северо-Кавказским: Астрахань, Кетченеры, Верхне-Курмоярская (все пункты включительно для Северо-Кавказского).

В дальнейшем, во второй половине июля, в состав Сталинградского фронта были включены 21-я и 57-я армии из бывшего Юго-Западного фронта, а также 51-я армия из Северо-Кавказского фронта.

Управления 38-й и 28-й армий Юго-Западного фронта послужили базой для сформирования соответственно 1-й и 4-й танковых армий (командующие — генералы К. С. Москаленко и В. Д. Крюченкин соответственно).

Обе эти армии начали формироваться лишь 22 июля, и к моменту ввода их в бой 1-я танковая армия состояла из 13-го и 23-го танковых корпусов и 131-й стрелковой дивизии, а 4-я танковая — из 22-го танкового корпуса (173, 176, 182-я танковые бригады), 18-й стрелковой дивизии, 5-й истребительно-противотанковой бригады, 79-го полка реактивной артиллерии М13 и двух полков ПВО. Материальной частью корпуса были укомплектованы лишь на 40–50 %.

Приказ Ставки требовал сформировать 1-ю армию к 24 часам 28 июля. В связи с ухудшением обстановки к западу от Дона командующий фронтом сократил этот срок на двое суток. Таким образом, танковой армии предстояло быть готовой к ведению боевых действий не позднее 24 часов 26 июля 1942 года. Для формирования и сколачивания 1-й танковой армии было выделено всего четверо суток.

В состав каждой танковой армии должны были войти два танковых корпуса, три стрелковые дивизии, четыре артиллерийских (два противотанковых и два ПВО) и один гвардейский минометный полки. Фактически к началу формирования 1-й танковой армии ей были переданы 13-й и 23-й танковые корпуса, 131-я стрелковая дивизия, два артиллерийских полка противовоздушной обороны и один противотанковый полк артиллерии. Вместо недостающих двух стрелковых дивизий, артиллерийского и гвардейского минометного полков армии была придана 158-я тяжелая танковая бригада. Несколько позже армии был придан 51-й гвардейский минометный полк М-13.

17 июля 1942 года началось наступление немецких войск. В этот день передовые отряды вермахта вступили в бои с частями 62-й армии на реке Чир (командующие 62-й армией: В. Я. Колпакчи до 3 августа 1942 г., А. И. Лопатин с 3 августа по 5 сентября 1942 г., В. И. Чуйков с 10 сентября 1942 года).

17 июля вступили в бой с немцами части 192-й дивизии (676-й стрелковый полк, 293-й артполк, 644-й танковый батальон) 62-й армии в районе хутора Пронин.

19 июля боевой приказ по отражению наступления немцев на Сталинград получила 64-я армия (командующие 64-й армией: В. И. Чуйков с 10 июля по 4 августа 1942 года, М. С. Шумилов с 4 августа 1942 года). На 20 июля в 64-й армии имелись: 29, 112, 214-я и 229-я стрелковые дивизии, 40-я и 137-я танковые бригады, 66-я и 154-я морские стрелковые бригады, четыре стрелковых полка военных училищ (1-е и 3-е Орджоникидзевское, Житомирское, Краснодарское пулеметно-минометное), два артиллерийских полка РГК, два истребительно-противотанковых артиллерийских полка РГК, один минометный полк, 26-й и 40-й дивизионы бронепоездов, один саперный батальон. Но только 214-я и 229-я стрелковые дивизии смогли занять оборону, остальные части еще не успели завершить передислокацию из района города Тулы.

22 июля немецкие войска оттеснили 62-ю армию к главному рубежу обороны Сталинграда, продвинувшись за время боев на 70 км. Убедившись в том, что части Красной Армии уже организовали оборону на западном берегу Дона, немецкое командование, однако, не оставляло мысли о захвате Сталинграда с ходу. Оно решило предварительно короткими концентрическими ударами окружить наши войска, обороняющиеся на рубеже Клетская, Суровикино, Суворовский, и захватить переправы через Дон, а затем, не останавливаясь, развивать удар на Сталинград.

Для осуществления этого решения из частей 6-й полевой и 4-й танковой армий были созданы две ударные группы: северная в районе селений Головский, Перелазовский и южная в районе станицы Обливская. Для прикрытия левого фланга всей группировки выделялись четыре пехотные дивизии на участок Белогорье — Серафимович.

Северная группа, составленная из 100, 113, 306-й и 384-й пехотных, 16-й и 22-й танковых, 3-й и 60-й моторизованных дивизий (все из состава 6-й полевой армии вермахта), наносила удар частью сил из района селений Головский, Верхне-Черенский в направлении Цымловский, Верхне-Бузиновка, частью сил из района хуторов Перелазовский, Литовский вдоль реки Крепкая на Манойлин, Верхне-Бузиновка.

Южная группа немцев, состоявшая из двух пехотных и одной танковой дивизии (71, 297-я пехотные и 24-я танковая дивизии, последние две из состава 4-й танковой армии), направляла свой удар из района Обливская — Верхне-Аксеновский на северо-восток, на Калач. Основной целью при этом противник ставил захват с ходу переправ через Дон у селений Вертячий и Калач.

К 23 июля войска Сталинградского фронта развернулись и заняли оборону:

63-я армия (127, 153-я и 197-я стрелковые дивизии, 13-я истребительная бригада) — по левому берегу Дона на участке Бабка, устье реки Медведица, общим протяжением около 300 км;

21-я армия (278, 300-я и 304-я стрелковые дивизии из числа дивизий Юго-Западного фронта, отошедших за Дон) — также по левому берегу Дона, восточнее 63-й армии, до станицы Клетская на фронте свыше 60 км;

62-я армия (147, 181, 184, 192, 33-я гвардейская стрелковые дивизии, 644, 645, 648, 649, 650-й и 651-й отдельные танковые батальоны, 40-я и 12-я танковые бригады) — на рубеже Клетская — Суровикино;

64-я армия (29, 112, 131, 214-я и 229-я стрелковые дивизии) — на участке Суровикино, Суворовский и далее по левому берегу Дона до станицы Верхне-Курмоярская.