解圍史達林格勒，蘇軍發起科特盧班攻勢，激戰10天實現戰略目標

9月3日5時30分，近衛第1集團軍發起了衝擊。不過這天對於蘇軍來說屬於戰鬥激烈、代價高昂卻收穫甚小。蘇軍只是在個別地段前進了4公里。當然蘇軍儘管進展甚微，還是將德軍2個師從城市南翼吸引過來，另外就是將德軍航空兵和炮兵力量吸引到了這一地域，使得它們沒有去支援德軍對史達林格勒城的主攻。

當時，德軍第6集團軍和第4裝甲集團軍對史達林格勒郊區展開了突擊，形勢嚴峻，以致史達林在9月3日晚給朱可夫的電報中指出「史達林格勒的形勢惡化了。敵人距離史達林格勒3俄里，如果北部集群（第24、第66集團軍，近衛第1集團軍和坦克第4集團軍）不立即增援的話，史達林格勒可能在今天或明天陷落。要求位於史達林格勒以北和西北的各部隊司令員立即對敵發起進攻，援助史達林格勒守軍，不得有任何延誤。現在，延誤就等於犯罪。投入您的所有戰機援助史達林格勒。史達林格勒剩下的飛機很少了。立刻彙報收悉及採取的相關措施」。

1942年蘇軍反坦克炮兵營正在計算1939年式Ф-22-УСВ型76毫米火炮射擊數據

9月4日上午8時30分，蘇軍近衛第1集團軍恢復進攻。同時，第21集團軍的3個步兵師對德軍進行了輔助突擊。兩天戰鬥，近衛第1集團軍最強實力的坦克第7軍（戰前有169輛坦克損失77輛坦克。

9月5日蘇軍的近衛第1集團軍，第24和第66集團軍以及坦克第4集團軍發起了進攻，4個集團軍首次一起進攻。然而德軍明顯增強了抵抗，在對方強大火力打擊下，蘇軍毫無收穫。9月6日，蘇軍只有第24集團軍中央和右翼的部隊勉強推進2-4公里，其餘的幾個集團軍還是在原先戰線上戰鬥。

之後一直到9月12日，儘管朱可夫也清楚自己的部隊火力虛弱、疲勞不堪，但為了拖緩保盧斯攻入史達林格勒的步伐，蘇軍還是頑強地不顧損失地發起勞而無功的攻勢。不過蘇軍北部這4個集團軍依然沒有與史達林格勒守軍會合。德軍估計蘇軍的損失高達8萬人和300輛坦克

當然，蘇軍儘管損失慘重，進展甚微，然而的確對戰役做出了貢獻，德軍不少部隊停止了對史達林格勒城市的進攻，轉為對付該集群，按照朱可夫的估計大概吸引了對方8-10個師（德軍統計為4-5個師），空軍大部分力量也趕往北部而不是城市。

蘇軍開進中的機械化部隊

蘇軍計劃投入4個野戰集團軍，其中有3個集團軍是新組建的，包括擁有5個近衛步兵師的近衛第1集團軍，該集團軍將擔負最主要的突擊任務。朱可夫原計劃發動一場大規模的進攻作戰，席捲德軍整個北部防線，蘇軍將投入25萬名士兵、400輛坦克的強大兵力。而當面的德軍僅有第14裝甲軍和第8軍一部，總計5個德國師，約5萬人。德軍雖然在兵力上劣勢很大，但是他們早已經構築了堅固的縱深防禦陣地，而且那裡的地勢平坦，非常有利於發揚德軍的火力優勢。另外在整個戰役中德軍牢牢占據著空中優勢，這極大地限制了蘇軍的坦克行動。蘇軍的進攻從9月2日展開到9月12日轉入防禦，蘇軍沒能突破德軍的北部防線，自身反而遭到重創，人員傷亡了三分之一，坦克損失了四分之三，這是一場徹徹底底的失敗。

至於蘇軍失敗的原因，朱可夫認為主要是炮兵和航空兵太弱，而且準備過於倉促。朱可夫指出，要想取得勝利，還需要一個完整的合成集團軍和數個坦克軍和大量的支援炮兵部隊以及一個新銳的空軍集團軍

蘇軍被擊毀的T-34-76坦克

蘇軍戰後認為此次戰役的意義是「史達林格勒方面軍左翼部隊的行動沒有能從根本上改變東南方面軍的態勢。但是，德軍第6集團軍司令部為加強頓河與伏爾加河之間的防禦，逼迫將第3和第60摩托化師主力從城市西北接近地抽調到那裡，這就削弱了向史達林格勒發起突擊的敵軍集團，並緩解了守軍的防禦壓力」。

關於戰役失敗原因，羅科索夫斯基認為是

-儘管蘇軍兵力兵器占有優勢，但沒有明確的主攻方向。集團軍部隊發起進攻時，沒有判明敵軍編組和防禦體系

-各坦克部隊部署欠佳，都在第一梯隊投入戰鬥，缺少UI敵人和地形的偵察。

-敵軍掌握著制空權，以20-40架戰機組成編隊投入戰鬥，不斷轟炸蘇軍步兵和坦克作戰編隊。蘇軍由於對空掩護力量薄弱，戰鬥機不足，轟炸機和強擊機無法長時間支流天空，未能有效抗擊敵軍空軍力量

朱可夫在史達林格勒戰役中