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9月15rì。德軍對馬馬耶夫高地實施重點突擊。該高地是斯大林格勒城中的制高點，從這裡可以俯瞰和控制全城，崔可夫中將的第62集團軍司令部即設在這裡。經過一天最為殘酷的戰鬥。德軍佔領了馬馬耶夫高地。
但在16rì晚上，中華帝國的A5夜間攻擊機再次來襲，給德軍以重創。隨後蘇近衛第13師渡過伏爾加河進入斯大林格勒，突然向德軍發起反衝擊，又奪回了該高地。
很多重要據點雙方進行了反覆爭奪，第一火車站的爭奪戰達一週之久，德軍不顧一切，一步步向市中心逼近。
9月25rì，德軍佔領了市中心，27rì衝進了北部工廠區，並重新佔領了馬馬耶夫高地。但由於蘇軍在夜間有中華帝國志願軍的強大的A5對地攻擊機的幫助，加上時不時的中華帝國空軍瞅準機會就會來一次戰略大空襲，摧毀在外圍的德軍補給物資。使得德軍後繼乏力。在29rì陣地又被蘇軍奪回。
以後的戰鬥更加激烈，兩方軍隊不斷地交替佔領這片高地。斯大林格勒工業區修建在丘陵中。建築物用鋼筋混凝土澆築或用石頭砌成。德軍的推進不是用公里，而是用米來衡量。德第6集團軍的一位叫漢斯？德爾的軍官在《進軍斯大林格勒》一書中寫到：“敵我雙方為爭奪每一座房屋、車間、水塔、鐵路路基，甚至為爭奪一堵牆、一個地下室和每一堆瓦礫都展開了激烈的戰鬥。其激烈程度是前所未有的。”對火車站反覆爭奪達13次之多。在一個大糧食倉庫裡，兩軍計程車兵非常接近，甚至能夠聽到對方的呼吸聲，經過數個星期的苦戰，德軍不得不從這個倉庫撤走。
在城中的另一個部分，由揚科夫？巴甫洛夫指揮的一個小分隊（共計6人）佔據了城中心的一座公寓樓，並頑強地進行抵抗。士兵們在大樓附近埋設了大量地雷，並在視窗安設了機槍，還將地下室的隔牆打通以便通訊。這座頑強的堡壘後來被蘇聯人驕傲地稱為“巴甫洛夫大樓”
由於德軍無法看到戰鬥結束的跡象，便開始調遣包括600毫米迫擊炮等重灌甲部隊開入城內。然而在伏爾加河東岸的蘇聯火炮部隊將德軍置於其炮火籠罩之下。而城中的紅軍防禦部隊仍然利用廢墟進行戰鬥。由於城內佈滿了高達數米的瓦礫堆和廢棄建築，德國的坦克部隊毫無用武之地。
此外，蘇聯的中械部隊的狙擊手部隊此時都已經在中華帝國特戰隊員的培訓下結業，他們迅速加入了斯大林格勒戰役，非常成功地利用廢墟作為掩體，給德軍造成了極大傷亡。最為成功的一名狙擊手Zikan到11月20rì為止已經擊斃了224個敵人。
對於斯大林和希特勒來說，斯大林格勒戰役都是事關成敗的關鍵一戰。斯大林對這個以他的名字命名的城市非常重視，遠比他重視莫斯科。而希特勒不想再失敗一次了，上次莫斯科戰役的失敗已經讓他非常惱火了。
蘇軍指揮部將戰略重點從莫斯科轉移到了伏爾加河地區，並且調動了全國所有的空中力量支援斯大林格勒。在9月底和10月初，蘇軍向斯大林格勒城區調去了6個步兵師和1個坦克旅。德軍則調去了20萬補充部隊，包括90個炮兵營和40個受過攻城訓練的工兵營。
雙方部隊的指揮官都承受著巨大的壓力。德軍的指揮官保盧斯得了眼部肌肉痙攣的疾病，而崔可夫也在不見rì光的地下室司令部也忍受著溼疹的病痛，以至於不得不將自己雙手完全包紮起來。
此時，德軍在蘇聯南部的戰線是從庫爾斯克和沃羅涅rì起，透過斯大林格勒到莫茲多克，長達1250英