Первый действительно серьезный удар последовал 23 июля, когда XIV танковый и VIII армейский корпуса армии Ф.Паулюса вышли на рубеж Клетская, Слепихин и атаковали войска правого фланга 62-й армии. Их целью было прорваться к Дону и захватить переправы через реку у Калача и Логовского. Развернутые на правом фланге 62-й армии 33-я гвардейская, 192-я и 184-я стрелковые дивизии, усиленные несколькими танковыми батальонами, и выдвинутая на поддержку им 40-я танковая бригада не смогли отразить атаки наступавших в первом эшелоне пяти немецких дивизий (одной танковой, двух моторизованных и двух пехотных). Подвижные соединения противника прорвались в оперативную глубину в полосе 62-й армии и в результате трехдневных упорных боев к исходу 25 июля выдвинулись на правый берег Дона в районе Каменского, глубоко охватив с севера войска левого фланга 62-й армии. В окружение попали 192-я и 184-я стрелковые дивизии и 40-я танковая бригада.
Для разгрома группировки противника, прорвавшейся к Дону, и предотвращения окружения 62-й армии в бой были брошены 1 -я и 4-я танковые армии, еще не закончившие своего формирования. Однако 23 июля XIV танковый корпус вышел к Дону в районе Каменского. 25 июля он повернул к Калачу. Тем самым создавалась угроза отсечения 62-й армии от переправ через Дон. Также корпус мог форсировать Дон у Калача и попытаться захватить Сталинград с ходу. Поэтому уже 25 июня 1 -я танковая армия нанесла контрудар силами 28-го танкового корпуса из района Калача в северо-западном направлении. Этим наступлением удалось отбросить немецкие войска от Калача.
Повторение наступления 28-го танкового корпуса на следующий день, 26 июля 1942 г., натолкнулось на перешедшую к обороне и выставившую на прямую наводку 88-мм зенитки 16-ю танковую дивизию немцев. В тот же день в штаб 1-й танковой армии приехал А.М.Василевский и поставил задачу 27 июля наступать на Верхнюю Бузиновку и далее на Клетскую. С севера на Бузиновку должна была наступать 4-я танковая армия В.Д.Крюченкина. Однако 27 июля к наступлению был готов к контрудару только один танковый батальон 176-й танковой бригады 22-го танкового корпуса. Поэтому 27 июля армия К.С.Москаленко продолжала сражаться с прорвавшимися к Дону частями XIV танкового корпуса в одиночестве. Контрудар, предпринятый 27 июля частью сил 21-й армии с севера на Клетскую, успеха не имел.
Тем временем 13-й танковый корпус занимался деблокированием окруженных соединений 62-й армии.
28 июля ему удалось установить связь с окруженными 184-й и 192-й стрелковыми дивизиями и 40-й танковой бригадой.
Полноценное наступление 22-го танкового корпуса началось только 29—30 июля. В 17.00—20.00 30 июля в расположение 22-го танкового корпуса прорвался 13-й танковый корпус вместе с выведенными из окружения частями 62-й армии. Бои продолжались до 8 августа.
К тому времени все оставшиеся на ходу танки 22-го танкового корпуса свели в 182-ю танковую бригаду. Набралось 7 T-34, 4 Т-70 и 9 Т-60.
Одновременно пыталась пробиться в северном направлении и отрезать прорвавшиеся к Дону части XIV корпуса 1 -я танковая армия. 28-й танковый корпус достиг рубежа населенных пунктов Липолебедевский, Липологовский. Части 131-й стрелковой дивизии овладели окраиной Голубинского. Однако взломать позиции оборонявшейся на этой линии фронтом на юг 16-й танковой дивизии соединениям 1-й танковой армии не удалось. Они лишь продвинулись на 6—7 км.
Штабу К.С.Москаленко пришлось нелегко. Он был вынужден координировать не только контрудар во фланг XIV корпусу в северо-западном направлении, но и против заходившего с юго-запада XXIV танкового корпуса На это направление был выдвинут 23-й танковый корпус Г.С.Родина. Формально именовавшийся танковым, XXIV корпус 6-й армии в тот момент состоял из двух пехотных дивизий. За семь дней боев 23-й танковый корпус потерял подбитыми и сожженными 90 T-34, 35 Т-70 и 22 Т-60. На 6 августа в строю оставалось 6 T-34, 5 Т-70 и 2 Т-60.
К 6 августа 1-я танковая армия потеряла большую часть своего состава и была расформирована. Ее остатки, в том числе 23-й танковый корпус, были подчинены 62-й армии. 4-я танковая армия сохранила свое название, но пополнения для своих танковых частей не получила. В результате бойцы иронически называли ее «четырехтанковая армия». Несмотря на большие потери, 1-й и 4-й танковым армиям удалось предотвратить окружение 62-й армии и остановить продвижение 6-й армии к Сталинграду. Вместо окружения советских войск на западном берегу Дона и быстрого марша на Сталинград ударная группировка немецких войск была втянута в затяжные бои, а затем вынуждена перейти к обороне до подхода с запада XVII и XI армейских корпусов.
Эффект от контрудара 1-й танковой армии К.С.Москаленко был даже большим, чем принято считать. После войны немецкие генералы в подготовленных для американцев докладах по летней кампании отметили следующее:
«29 июля последняя железная дорога, связывавшая Кавказ с Центральной Россией, была взорвана в нескольких точках немецкими танковыми частями. Кавказ был изолирован... [...]
На следующий день группа армий «А» была предупреждена, что тяжелые бои под Сталинградом вынуждают Верховное командование передать еще один немецкий и два румынских корпуса в группу армий «Ю» для того, чтобы помочь 6-й армии в ее борьбе» (German Report Series. The German Campaign in Russia — Planning and Operations 1940—1942. The Naval&Military press Ltd., p. 156).
Результатом этого решения был поворот 4-й танковой армии Г.Гота на северо-восток. Сопровождать 1-ю танковую армию Э. фон Клейста в ее беге на Кавказ должен был только ХХХХ танковый корпус.
Неодновременность поворота на сталинградское направление привела к некоторой разрозненности действий 4-й танковой армии Г.Гота и 6-й армии Ф.Паулюса. В то время как 6-я армия была остановлена контрударами 1-й и 4-й танковых армий, армия Г.Гота с плацдармов на южном берегу Дона в районе Цимлянской 31 июля начала наступление на восток. Далее эстафета наступления постоянно переходила от одной армии к другой, в августе 1942 г. практически отсутствовал период, когда они наступали одновременно.
Оборонявшаяся против 4-й танковой армии 51 -я армия генерал-майора Т.К.Коломийца, заменившего Н.И.Труфанова, имела в своем составе только пять дивизий (91, 138, 157-я и 302-я стрелковые дивизии, 115-я кавалерийская дивизия), растянутых на 200-километровом фронте от Верхне-Курмоярской до района южнее станицы Орловской. Такое разреженное построение не благоприятствовало успешной обороне. Правофланговые соединения 51-й армии откатывались на северо-восток вдоль железной дороги Тихорецк — Сталинград. При этом, например, 138-й стрелковой дивизии Т.К.Коломиец поставил задачу вида «действовать самостоятельно в зависимости от обстановки» (Людников И.И. Дорога длиною в жизнь. М.: Высшая школа, 1985. С. 18). Главные же силы 51-й армии, ведя бои с IV армейским корпусом немцев, отходили на восток. К 17 августа они закрепились на линии озер южнее Сталинграда.
Сложилась опасная ситуация, которая уже не один раз за войну заканчивалась катастрофой. Разрыв между Юго-Западным и Южным фронтами в июле 1941 г. привел к уманскому «котлу», разрыв между Юго-Западным и Южным фронтом в июле 1942 г. привел к окружению части сил 9, 38-й и части 24-й армии в районе Миллерово. Теперь разрыв между войсками на сталинградском и кавказском направлениях мог привести к прорыву к Сталинграду с юго-запада. Директивой Ставки ВГК № 170535 от 28 июля командующему Сталинградским фронтом А.И.Еременко предписывалось:
