64-я армия генерал-лейтенанта В.И.Чуйкова (29, 112, 131, 214-я и 229-я стрелковые дивизии) развернулась южнее 62-й армии и обороняла 80-километровый участок от Суровикино до Верхне-Курмоярской, имея свой левый фланг на восточном берегу р. Дона.

Помимо бывших резервных, в состав фронта входила избежавшая рассечения и окружения 21-я армия (278, 300-я и 304-я стрелковые дивизии из числа дивизий Юго-Западного фронта, отошедших за Дон). Она занимала оборону также по левому берегу Дона, восточнее 63-й армии, до станицы Клетская на фронте свыше 60 км.

Обороняющие Сталинград танкисты получают новые танки Т-34 на СТЗ (Сталинградском тракторном заводе), лето 1942 г. Машины несут на себе все признаки оружия «тотальной войны», выпущенного при остром дефиците ресурсов: опорные катки без резиновых бандажей, одна фара вместо двух, пустой ввод антенны радиостанции, упрощенная бронировка противооткатных приспособлений пушки

57-я армия генерал-лейтенанта Ф.И.Толбухина после отхода приводила свои части в порядок севернее Сталинграда в районе Орловка, Ерзовка, Дубовка.

Кроме того, в боях приняла участие 51-я армия генерал-майора Н.И.Труфанова, еще входившая к этому времени в состав Северо-Кавказского фронта. Она оборонялась по левому берегу Дона, растянувшись цепочкой на участке Верхне-Курмоярская, Цимлянская и далее по левому берегу Дона на запад. Части армии вели напряженные бои с образовавшими плацдармы на южном берегу Дона передовыми частями противника в районах станиц Цимлянская, Николаевская и Константиновская.

Вышедшие после Миллерово в расположение Южного фронта и позднее переданные командованию Сталинградского фронта управления 28-й и 38-й армий были использованы для создания штабов двух танковых армий. Отрицательный опыт с армией А.И.Лизюкова не оттолкнул советское руководство от идеи создания аналога немецких моторизованных (танковых) корпусов. Управление 38-й армии генерал-майора артиллерии К.С.Москаленко было директивой Ставки ВГК от 22 июля переформировано в управление 1-й танковой армии, а управление 28-й армии генерал-майора В.Д.Крюченкина – в управление 4-й танковой армии. Сроком завершения формирования было назначено 28 июля. Штабы двух армий из «птицы-тройки» харьковской драмы должны были перейти в новое качество. Точно так же, как армия А.И.Лизюкова, обе танковые армии были смешанного состава, то есть включали как танковые корпуса (аналог танковых дивизий немцев), так и передвигающиеся пешим порядком стрелковые дивизии. Кроме того, в составе танковых армий были противотанковая и зенитная артиллерия и инженерные (саперные) части.

В состав 1-й танковой армии к началу боев на западном берегу Дона входили 131-я и 399-я стрелковые дивизии, 13-й танковый корпус Т.С.Танасчишина (74 Т-34 и 49 Т-70) и 28-й танковый корпус полковника Г.С.Родина (88 Т-34, 60 Т-70 и 30 Т-60). Формально в армии числился еще 23-й танковый корпус, но реально он действовал на левом фланге 62-й армии вне оперативной связи с остальными соединениями 1-й танковой армии. В состав 4-й танковой армии входили 18-я и 205-я стрелковые дивизии и 22-й танковый корпус (96 Т-34, 58 Т-70 и 26 Т-60 на 28 июля). Стрелковые дивизии для двух армий прибывали с Дальневосточного фронта. Поскольку ситуация под Сталинградом вышла из-под устойчивого контроля, было принято решение перебросить на этот участок фронта войска с Дальнего Востока и полки, сформированные из военных училищ Северо-Кавказского региона.

В силу постоянного участия в тяжелых оборонительных боях Юго-Западный фронт не успел сформировать в своем составе объединение для массирования усилий авиации – воздушную армию. После того как фронт стал Сталинградским, в его состав в конце июля 1942 г. была включена 8-я воздушная армия генерал-майора авиации Т.Т.Хрюкина. К началу оборонительного сражения 8-я воздушная армия в своем составе насчитывала 561 самолет, из них 337 исправных и 224 неисправных. В числе исправных самолетов было: 85 истребителей, до 30 % которых составляли самолеты устаревших типов – И-16, И-15 и И-153, 48 штурмовиков, 88 дневных и 116 ночных бомбардировщиков (По-2). Возможности 8-й воздушной армии постоянно возрастали. С 20 июля по 17 августа в состав армии Т.Т.Хрюкина было передано 23 авиационных полка – около 450 самолетов. Кроме того, на аэродромы, расположенные ближе к Сталинграду, были перебазированы пять дивизий авиации дальнего действия.