Pierwsza pod dowództwem feldmarszałka Wilhelma von Lista miała zniszczyć siły radzieckie wokół Rostowa nad Donem, następnie nacierać na Kaukaz. Do zdobycia Stalingradu i położonego nad Morzem Kaspijskim Astrachania wyznaczono zaś Grupę Armii B oraz 6. Armię Paulusa. Początkowo Grupą Armii B dowodził feldmarszałek Fedor von Bock, jednak wobec jego kłopotów ze zdobyciem Woroneża Hitler oddał je von Weichsowi. Grupa Armii B liczyła 20 dywizji (270 tys. żołnierzy, 3000 dział, 500 czołgów i 1500 samolotów). Niemców wzmocnili Rumuni i Włosi – rumuńskie korpusy armijne II i V wzmocniono dwiema dywizjami piechoty przybyłymi z kraju, Mussolini zaś przysłał brygadę faszystowskich Czarnych Koszul. Ogółem siły niemiecko-rumuńsko-włoskie, które nacierały na Stalingrad, liczyły 50 dywizji.
Parę dni później przegrupowania w swoich szeregach dokonał także Stalin. Z Frontu Południowo-Zachodniego wydzielono Front Stalingradzki pod dowództwem marszałka Timoszenki. W jego skład wchodziło siedem armii polowych i armia lotnicza (160 tys. żołnierzy, 2200 dział i moździerzy, 400 czołgów i 590 samolotów). W obwodzie stalingradzkim wprowadzono stan wojenny, a Rosjanie zaczęli się przygotowywać do obrony miasta.
Do wznoszenia trzech linii umocnień, z których najdalsza miała być oddalona kilkanaście kilometrów od Stalingradu, zagoniono kilkadziesiąt tysięcy cywilów. Jak informowała sowiecka propaganda, wszystko szło pełną parą: stalingradczycy w pocie czoła harowali ramię w ramię ze specjalistami z 7. Armii Inżynieryjnej. W rzeczywistości umocnienia nigdy nie powstały i nie wiadomo, co tygodniami robili cywile i żołnierze podążający na miejsca robót (potwierdza to wielu świadków i materiał fotograficzny). Być może ktoś zdał sobie sprawę, że kopanie rowów przeciwczołgowych i transzei na równym jak stół stepie rozciągającym się od Stalingradu aż po Don to głupota, i zlitował się nad cywilami.
Tymczasem Stalingrad był przepełniony do granic możliwości. W wyniku ewakuacji i ucieczki z rejonów walk ludność półmilionowego miasta wzrosła dwukrotnie. W obliczu zbliżających się Niemców władze sowieckie nie zadbały o jej los. Wprawdzie 25 sierpnia, dzień po zmasowanym nalocie Luftwaffe, zarządzono ewakuację, ale po zatopieniu na Wołdze parowca (nomen omen) „Józef Stalin”, na którym znajdowało się 1000 ludzi, zahamowano ją, aby zachować statki i barki dla wojska. W sowieckiej historiografii z dumą odnotowywano, że z miasta wywieziono za Wołgę 300 tys. mieszkańców, ale są to dane mocno wątpliwe. Stalin nie dbał o żołnierzy, więc dlaczego miałby zrobić wyjątek dla cywilów. Szacuje się, że w mieście pozostało ok. 200 – 300 tys. mieszkańców. Podczas niemieckiego oblężenia na przymusowe roboty wywieziono około 90 tys. ludzi. W egzekucjach zginęło 3000 ludzi (w większości Żydzi). Po wyzwoleniu miasta okazało się, że przetrwało w nim ok. 7 – 8 tys. cywilów. Wynika z tego, że straty wśród ludności cywilnej były ogromne.
