Советское командование стремилось расчленить и разгромить главные силы группы армий «А», не допуская их отхода с Северного Кавказа.
Приказ начать вторжение был отдан Сталиным устно.
Тем временем Ставка передала Сталинградскому фронту 24-ю, 1-ю гвардейскую, 66-ю армии, которые должны были контрударом разгромить немецкий 28-й танковый корпус и соединиться с советскими войсками в Сталинграде. 1-я гвардейская армия генерала Кирилла Москаленко атаковала 3 сентября, 24-я и 66-я – 5 и 6 сентября, но потерпели неудачу. Войска вводились прямо с колес, не зная точного расположения немецких позиций. 11 сентября наступление, стоившее больших потерь советским войскам, было прекращено. Одной из причин неудачи стала нехватка артиллерийских снарядов. Но эти атаки отвлекли часть немецких сил от Сталинграда и не позволили армии Паулюса быстро взять город.
Но еще 4 августа Гитлер собрал в белорусском городе Борисове совещание командования группы армий «Центр», на котором приказал повернуть 2-ю армию и 2-ю танковую группу на юг, временно отказавшись от наступления на Москву.
Главными причинами столь разочаровывающего для советской стороны соотношения потерь в самолетах были недостаток боевой подготовки у пилотов, нехватка горючего и качественное преимущество немецких машин. Вплоть до лета 1943 года советские истребители барражировали над полем боя не на максимальной, а на наиболее экономичной скорости. Кроме того, вплоть до конца войны советские истребители в основном осуществляли патрулирование над полем боя, чтобы поддержать моральный дух советской пехоты, тогда как немецкие истребители применяли гораздо более эффективную тактику «свободной охоты», позволявшей, наряду с вылетом на перехват по вызову радиостанций наведения, достигать впечатляющих результатов. Переходу к «свободной охоте» над территорией противника советским летчикам мешали слабая летная подготовка и плохая работа служб наведения.