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莫斯科把布良斯克方面军司令员戈利科夫派往沃罗涅日这个危险地区，由副司令员奇比索夫代司令员。仲夏才接替沙波什尼科夫任总参谋长的华西列夫斯基，被大本营派到奇比索夫指挥的布良斯克方面军。此时，布良斯克方面军的编成内有日马琴科的第3集团军、普霍夫的第13集团军、利久科夫的第5坦克集团军、第48集团军和两个坦克军、一个骑兵军。后三个军是由最高统帅部预备队派出的。据华西列夫斯基说，当时布良斯克方面军拥有一千辆坦克、其中八百辆是T34型或KV型，本来它有打垮魏克斯与赫特向沃罗涅日发动突击所必需的力量。然而，由于种种原因，布良斯克方面军并未能如愿，尽管它在利夫内与沃罗涅日之间施加的压力能把赫特牵制在北方（而当时根据元首的指令，赫特应沿顿河右岸向东南方向运动）。7月5日，华西列夫斯基被召回莫斯科，斯大林与大本营决定重新组建一个指挥机构，以对付这个新的威胁。
与此同时，戈利科夫离开布良斯克方面军，于7月7日新组建了一个沃罗涅日方面军，由他担任司令员，编成内有第40集团军、第3集团军、第6集团军和三个步兵军、一个坦克军。但是，七天后，他将指挥权交给瓦杜丁。瓦杜丁在离开西北方面军之后，再度被晋升为副总参谋长。7月12日，西南方面军司令部改为斯大林格勒方面军，仍由铁木辛哥指挥，赫鲁晓夫任政治委员。斯大林格勒方面军又得到三个新从预备队中抽调上来的集团军，并把他们配置在顿河以北与顿河弯曲部。这些部队后来在斯大林格勒保卫战中都享有盛名。它们是科尔帕克奇指挥的第62集团军、V·I·库兹涅佐夫指挥的第63集团军、崔可夫指挥的第64集团军。每个集团军仅辖六个步兵师。除上述部队之外，还有莫斯卡连科指挥的第38集团军、克鲁奇金指挥的第28集团军、托尔布欣指挥的第57集团军、达尼洛夫指挥的第21集团军。第38、第28集团军即将改编为坦克集团军。第38、第28、第57、第21集团军是西南方面军的残存兵力。铁木辛哥曾在哈尔科夫与顿涅次地区连吃败仗，他于7月23日被召回莫斯科，这是斯大林不高兴的一种表示，由戈尔多夫接替他任斯大林格勒方面军司令员。尽管铁木辛哥在战争后期以大本营的代表和组织方面军之间协同动作的协调员的身份再次出现，但他这颗明星已在陨落，将由更加年轻有为的指挥员取代他的职位。
斯大林格勒本身己遭到威胁，那种情景如同前一年列宁格勒与莫斯科的情景一样。成千上万的工人从城西开始环绕城市筑起三道防线，最外缘的防线长达三百英里。当时已有八十多个由民兵与工人组成的民兵营，其数量还在逐步增加，因为许多营还在源源不断地开入这些防线，接受战火的洗礼。
尽管罗斯托夫7月23日失陷了，但是马利诺夫斯基指挥的南方方面军却巧妙地利用多雨的天气，趁德军部分装甲部队不能行动的机会，将顿河下游以南的部队撤回，面向北方。北高加索方面军配置在马利诺夫斯基的背后。
A集团军群司令利斯特元帅把他所辖的两个德国集团军与一个罗马尼亚集团军改编为两个战术集群。第一个集群是众所周知的鲁奥夫集群，它的编成内有：第17集团军，共辖五个步兵师；杜米特雷斯库指挥的罗马尼亚第3集团军共辖一个步兵师和三个骑兵师。第二个集群是克莱斯特指挥的第1装甲集团军，编成内有三个装甲师、两个摩托化步兵师、四个步兵师与一个斯洛伐克师。然而，这个装甲集团军适于作战的坦克不足四百辆。根据希特勒的最新指令，鲁奥夫集群将与第42军（主要由罗马尼亚部队组成）会合。第42军将从克里木横渡刻赤海峡进入库班，肃清黑海沿岸的残敌。第1装甲集团军离开第17集团军向东南方向的伏罗希洛夫斯克、格罗兹尼与巴库推进。
利斯特对赋予他的任务并不愉快。他是一名有卓越才能和丰富作战经验的军人。他曾在波兰、法国、巴尔干诸战役中屡建战功。那时，作战正面狭窄，德军火力支援占压倒一切的优势。而目前，他却被种种困难所困扰。从罗斯托夫到巴库直线距离为七百多英里，高加索防线的正面宽度为八百多英里。高加索山脉有些地方的海拔高度可达一万五千英尺，只有首先横渡顿河并跨越横在其进军路上的无数东西向的河流方能抵达山脚。顿河正南方的平原本来是一片浩翰的麦田，很久以前就是俄罗斯的大谷仓之一。但是这里竟然成了无水、干旱、炎热的荒野。当时，拨给利斯特部队的补给品已不敷应用；由于油料匮乏，装甲部队与机械化部队的机动能力严重地受到限制。敌人的抵抗零乱、微弱，这是事实，但苏军指挥官的所有命令都表明，他们并不想死守阵地决战到底。不管德国人怎样拼命地追赶，他们照例追不上逃遁的苏军。苏军熟悉地形和环境，又无重型装备的拖累（他们丢弃或撤走了大部分的重型装备，故行动极为迅速）。在顿河下游地区，苏联空军的力量强大，活动积极。当时利斯特的空中支援部队只剩下第4航空军一个军，有两个斯图卡轰炸机大队与三个战斗机大队。除德国空军集中的极少数地区外，苏联空军在顿河下游几乎享有全面空中优势。党卫军近卫师已调离A集团军群，返回法国。而大德意志步兵师（实际上是一个摩托化师）也即将调离。
由马利诺夫斯基指挥的苏军南方方面军虽然没有溃散，但实际上已处于极度的混乱之中。据说，有些师只剩下几百名步兵，通信、补给与运输几乎全部陷于瘫痪。在顿河以南和以东的大道小径上挤满了难民、卡车、大车、农机具、牛群，都在逃避德军的进攻。罗斯托夫之役以后，雷诺夫的第56集团军、帕霍缅科的第9集团军、马钦科维奇的第24集团军开入内地进行休整。南方方面军所辖的卡姆科夫的第18集团军与科兹洛夫的第37集团军配置在顿河以南；北高加索方面军所辖的格列奇科的第12集团军与特鲁番诺夫的第51集团军配置在右翼侧。布琼尼指挥的北高加索方面军在后方为预备队，它下辖科托夫的第47集团军、第17哥萨克骑兵军和某些独立步兵军。迄今仍负责保卫南部边境的秋列涅夫指挥的外高加索方面军得到苏军最高统帅部的补充之后，奉命从黑海沿岸与土耳其、伊朗边境地区回师北上，进驻格罗兹尼、巴库与高加索通道并作好防御准备。
7月25日，德军开始从顿河河畔的三大桥头堡发动进攻。此次，苏军最高统帅部同历次一样仍不采取诱敌深入待机而歼的防御策略。马利诺夫斯基指挥的南方方面军想要坚守阵地，但是部队疲惫不堪、秩序混乱，已无力继续作战。科兹洛夫的第37集团军与格列奇科的第12集团军在克莱斯特的第1装甲集团军的进攻下迅速地败下阵来。第51集团军不久也发现自己有被赫特的第4装甲集团军从西面包围的危险。第4装甲集团军已大摇大摆地走出齐姆梁斯卡亚桥头堡，向东北方的斯大林格勒迂回前进，特鲁番诺夫被迫向东撤退，最后与斯大林格勒方面军的部队会合。在顿河以南，德军第1装甲集团军强渡萨尔河与马内奇运河，在一百英里的正面上突破苏军的防线，突入纵深达五十英里。通信联络中断了，一些苏军部队逃之夭夭。布琼尼指挥的北高加索方面军于7月28日并入南方方面军，布琼尼因级别高，担任名义上的总指挥。这个新的方面军仍称为北高加索方面军，它下辖两个战役集群顿河战役集群与滨海战役集群。顿河战役集群仅有两个集团军，即第37集团军与第12集团军，司令员是马利诺夫斯基，其任务是抗击克莱斯特的第1装甲集团军向格罗兹尼发动的突击。滨海集群编成内有卡姆科夫的第18集团军、雷诺夫的第56集团军、科托夫的第47集团军、第17哥萨克骑兵军与一个步兵军，切列维钦科任司令员。每个战役集群都配有一个航空兵集团军负责实施空中支援。
德军的推进带有追击的性质，而且条件十分艰苦。徒步的步兵再一次要以日行三十英里的速度连日进行强行军。他们渡过波涛汹涌的马内奇河，时而穿越齐腰深的麦田，时而行走在寸草不生的盐碱滩上。天气热得使人窒息。人畜干渴难熬，还要忍受暴风与飞沙走石的袭扰。装甲部队和机械化部队不断要求空运油料，但仍不能满足需要，结果，进军速度一再下降。尽管如此，进军速度还是快得惊人，完全出乎苏军指挥部的意料。8月初，苏联技术人员就开始从迈科普撤出石油设备，但是，由于德军迅速逼进，来不及全部撤出，只好把剩余的设施交由爆破组与焚毁组处理。8月5日，伏罗希洛夫斯克失陷。翌日，苏军第1独立步兵军在阿尔马维尔的战线被突破，切列维钦科指挥的第18与第12集团军向南部山区撤退。德军追至山脚，占领了迈科普油田，但提炼的油料却所剩廖廖。德军还控制了大部分的铁路系统，却没有车辆。与此同时，第17集团军拿下克拉斯诺达尔，正向塔曼半岛推进。然而，早在8月中旬之前，北高加索方面军就注意到德军的进攻势头在明显地衰退。
与此同时，苏军的抵抗能力却日趋增强。格鲁吉亚、阿塞拜疆与亚美尼亚组建了新的民族军队。援兵与补给品由铁路和海路运至里海沿岸的阿斯特拉罕与马哈奇卡拉，再转运至内陆。这是高加索与苏联内地联系的仅有的两条交通线。格罗兹尼、马哈奇卡拉与巴库外围由工兵和民工构筑了多道防线，并且主要是以山间河流为屏障。在西海岸，鲁奥夫集群在进入塔曼半岛和向诺沃罗西斯克大型海军基地推进时，一路上遭到科托夫指挥的苏军第47集团军与几个海军陆战旅的抵抗，遇到极大的困难，在克雷姆斯克附近与森林密布的山脚下，战斗尤其激烈。8月18日开始了夺取山口的战斗，康拉德指挥的德军第49山地军的两个师从切尔克斯克往南，向厄尔布鲁士以西运动。击退谢尔加次科夫的第46集团军下辖的第3步兵军，并夺取了外高加索方面军一向认为是难以攻克的许多山口。由于补给困难，加以苏军又很好地利用了难攻易守十分险峻的地形与山间河流，德军山地部队无法继续向黑海岸边的苏呼米推进。8月28日，鲁奥夫集群迫使科托夫指挥的苏军第47集团军后撤至黑海岸边的阿纳帕，位于诺沃罗西斯克以西约三十英里处。利斯特仍因补给困难有计难施，那些紧紧尾随部队前进的采油队本来是为着开采苏联的油田而来的，可是采油队的专业人员与工程师却没有找到短期内可恢复生产的油田。
8月末，秋列涅夫指挥的外高加索方面军接过了高加索山脉的防务。切列维钦科指挥的原滨海战役集群易名为黑海战役集群，转隶于外高加索方面军。马斯连尼科夫指挥的北方集群承担了原顿河集群的任务。北方集群隶属外高加索方面军，由彼得罗夫指挥的第44集团军、科罗捷耶夫指挥的第9集团军与科兹洛夫指挥的第37集团军组成。北方集群扼守库马河与捷列克河，阻止第1装甲集团军向格罗兹尼与巴库推进。此时，苏联空军的活动频繁起来，而且越来越有成效。这是因为A集团军群被迫已将大批的战斗机大队调往斯大林格勒地区。
在东南方向，克莱斯特指挥的第1装甲集团军距格罗兹尼仍有六十英里，而距巴库则有三百五十英里。克莱斯特曾命令第16摩托化步兵师穿越卡尔玛克草原进入叶利斯塔，企图迫近北部的阿斯特拉罕。但是，除一些侦察分队到过里海岸边，师的主力很难接近城市，只能在阿斯特拉罕一百英里之外活动。不管怎么说，该城还是为格拉西缅科的苏军新编第28集团军一个集团军守住了。克莱斯特向格罗兹尼与奥尔忠尼启则发动决定性的总突击的时刻终于到了。第1装甲集团军的两个装甲军原在莫兹多克以东二十五英里处，这时已抵达捷列克河与巴克散河。敌人空中活动的威胁，德军本身油料的不足以及巴克散河战斗出人意料的艰苦都迟滞了德军的行动，引起人们的不安。直到8月25日德军才决定从莫兹多克两侧强渡捷列克河，然后施韦彭堡指挥的第40装甲军（由三个装甲师组成）从对岸桥头堡向正东方的格罗兹尼推进；同时，奥特指挥的第52军向南开入马尔戈别克油田与奥尔忠尼启则。再向南，仅由一个罗马尼亚